(57)【要約】多段階式及びマルチモーダルポリマーの生成を能動的に制御するための装置及び方法である。装置は、ポリマー溶液を収容し、少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起するように構成された反応容器と、反応容器に収容されたポリマー溶液の少なくとも１つの反応特性を監視するように構成された１つ以上の検出器とを含み得る。装置は、反応容器及び１つ以上の検出器と結合された制御要素をさらに含むことができ、制御要素は、検出器によって監視された少なくとも１つの反応特性に基づいて少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、所定の反応特性の発展を能動的に制御するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の反応容器でマルチモーダルポリマーを生成する方法であって、
反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起してマルチモーダルポリマーを生成すること、
少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること、
前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つでポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによってモードの発展を能動的に制御すること
を含む前記方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することをさらに含み、前記プロセス制御変数が、目標軌道をたどるために前記反応軌道の判定に基づいて修正される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
目標軌道が基づく前記反応特性が分子量である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
目標軌道が基づく前記反応特性がコポリマーの組成である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
目標軌道が基づく前記反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
複数の反応軌道を同時に判定することであって、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている前記判定することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにすることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
能動的に制御することが自動的な能動的制御を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
能動的に制御することが手動の能動的制御を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
能動的に制御することが、計算支援の能動的制御を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つ以上が、制御下のラジカル重合の形態を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マルチモーダルポリマーがマルチモーダル刺激反応性ポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記モードの前記特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度全強度光散乱、動的光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記反応特性が、前記反応容器のラマン散乱または赤外分光プローブによって監視されるコモノマーの前記転化率である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記反応特性が、全強度光散乱または多角度全強度光散乱によって監視される分子量である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記反応特性が、細管型粘度計によって監視される固有粘度（ＩＶ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記反応特性が、Ｍｗ及びＩＶの同時の測定によって監視される分岐である、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの反応特性を監視することが、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
ポリマーを順次変性する方法であって、
反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起して変性ポリマーを生成すること、
少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること、
前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つで前記ポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、所定の反応特性の前記発展を能動的に制御すること
を含む前記方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することをさらに含み、前記プロセス制御変数が、前記反応軌道の判定に基づいて修正される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性が分子量である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性がコポリマーの組成である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
複数の反応軌道を同時に判定することであって、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている前記判定することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにすることをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
能動的に制御することが自動的な能動的制御を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
能動的に制御することが手動の能動的制御を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
能動的に制御することが、計算支援の能動的制御を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つ以上が、制御下のラジカル重合の形態を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記変性ポリマーが刺激反応性ポリマーを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
前記反応特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、ならびに化学的置換からなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
目標軌道が基づく前記反応特性が、前記反応容器のラマン散乱または赤外分光プローブによって監視されるコモノマーの前記転化率である、請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
目標軌道が基づく前記反応特性が、全強度光散乱または多角度光散乱によって監視される分子量である、請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
目標軌道が基づく前記反応特性が、細管型粘度計によって監視される固有粘度（ＩＶ）である、請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
目標軌道が基づく前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、請求項２３に記載の方法。
【請求項４２】
前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも１つの反応特性を監視することが、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うことを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４４】
前記変性ポリマーが、マルチモーダルポリマーと変性ポリマーとの組み合わせを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４５】
ポリマー溶液を収容し、少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起するように構成されている反応容器、
前記反応容器に収容される前記ポリマー溶液の少なくとも１つの反応特性を監視するように構成された１つ以上の検出器、及び
前記反応容器及び前記１つ以上の検出器と結合される制御要素であって、前記検出器によって監視される前記少なくとも１つの反応特性に基づいて少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、所定の反応特性の前記発展を能動的に制御するように構成される前記制御要素
を備える装置。
【請求項４６】
前記制御要素が、操作者が前記制御要素に所定の反応特性の前記発展を能動的に制御させ得るように構成されたインターフェースをさらに含む、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記制御要素が、前記検出器によって監視された前記少なくとも１つの反応特性に基づいて反応軌道を判定するようにさらに構成され、前記プロセス制御変数が前記反応軌道の判定に基づいて修正される、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性が分子量である、請求項４５に記載の装置。
【請求項４９】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性がコポリマーの組成である、請求項４５に記載の装置。
【請求項５０】
目標軌道が基づく前記所定の反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、請求項４５に記載の装置。
【請求項５１】
前記制御要素は、複数の反応軌道を同時に判定するようにさらに構成され、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている、請求項４５に記載の装置。
【請求項５２】
前記制御要素は、前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにさらに構成される、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記反応特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、ならびに化学的置換からなる群から選択される、請求項４５に記載の装置。
【請求項５５】
前記１つ以上の検出器は、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定するように構成される、請求項４５に記載の装置。
【請求項５６】
前記反応特性がコモノマーの前記転化率であり、前記検出器が前記反応容器と結合させたラマン散乱または赤外分光プローブである、請求項４５に記載の装置。
【請求項５７】
前記反応特性が、全強度光散乱または多角度光散乱によって監視される分子量である、請求項４５に記載の装置。
【請求項５８】
前記反応特性が固有粘度（ＩＶ）であり、前記検出器が細管型粘度計である、請求項４５に記載の装置。
【請求項５９】
前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、請求項４５に記載の装置。
【請求項６０】
前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、請求項４５に記載の装置。
【請求項６１】
前記検出器が、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うように構成されている、請求項４５に記載の装置。
【請求項６２】
前記検出器及び制御要素がＡＣＯＭＰシステムの構成要素である、請求項４５に記載の装置。
【請求項６３】
第２の反応容器をさらに含み、前記反応容器及び前記第２の反応容器はそれぞれ、前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つにおいてポリマー反応を生起するように構成される、請求項４５に記載の装置。
【請求項６４】
前記制御要素が、第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定し、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することにより第２のモードの前記発展を能動的に制御するようさらに構成され、前記プロセス制御変数が、前記第２の目標軌道に基づいて修正される、請求項４７に記載の装置。
【請求項６５】
単一の反応容器でマルチモーダルポリマーを生成する方法であって、
反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起してマルチモーダルポリマーを生成すること、
少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること、
前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つでポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、第１のモードの前記発展を能動的に制御すること、
前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することであって、前記プロセス制御変数が、第１の目標軌道をたどるために前記反応軌道の判定に基づいて修正される前記判定すること、
第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定すること、及び
少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって第２のモードの前記発展を能動的に制御すること、ここで前記プロセス制御変数は前記第２の目標軌道に基づいて修正される、
を含む前記方法。
【請求項６６】
前記モードの前記特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度全強度光散乱、動的光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、請求項６５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、「Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ａｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔａｇｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」と題する、２０１６年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／３８２，０６２号からの優先権を主張する。それは、あらゆる目的のために、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本願はポリマーの生成を制御することを対象とする。具体的には、本開示は、多段階及びマルチモーダルポリマーの生成を能動的に制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
実験室及びポリマーの製作において、変性ポリマー及びポリマーのブレンドが頻繁に生成されている。変性ポリマーは段階的に生成することができる。非限定的な例として、ポリアクリルアミドホモポリマーは、第１段階でフリーラジカル重合によって生成し、次いでＮａＯＨなどの塩基で加水分解して中性のＡｍ基及びアニオン性のＣＯＯ−基からなるコポリマー高分子電解質を形成することができる。２つ以上のプロセス工程を利用する変性ポリマーの他の多くの事例がある。変性の種類として、非限定的にスルホン化、ＰＥＧ化、アミノ化、四級化、ヒドロキシル化、分岐、マルチブロック拡張、グラフト化、架橋、樹状化、明確なアーキテクチャの星形及び他の分岐構造の生成、ポリマーとナノ粒子及びマイクロ粒子とのハイブリダイゼーション、例えば、シリカ、二酸化チタン、純金属、金属酸化物、粘土、及び他の材料が挙げることができるが、これらに限定されないものを挙げることができる。
【０００４】
マルチモーダルポリマーは、ブレンドに似ている場合があり、２つ以上の段階で生成され、各段階でそれ自体の特性や分布を備える独自のポリマーが生じる。例えば、高分子量モードのポリマーが、プラスチックなどの製品に機械的強度を付与することができる一方、際だって低い分子量の第２のモードにて組み合わせることは、押出成形などのマルチモーダルポリマーの製作工程に役立てることができる。マルチモーダルポリマーの他の例としては、可塑剤、相溶化剤、ならびにモーターオイル配合物にて頻繁に見出せる粘度及び燃焼時副生成物の制御因子が挙げられる。さらに他の例には、所望のナノ構造もしくはミクロ構造の形成または巨視的相分離の形成をもたらす不適合なポリマーの混合が含まれる。例には耐衝撃性ポリスチレンがあり、ポリスチレングラフトの有無にかかわらず、非相溶性ポリブタジエンがポリスチレンと共に存在し、ゴム状の微小介在物を形成して衝撃、可撓性、及びクラックの耐性を付与する。
【０００５】
本願の実施形態は、添付の図面を参照して、単なる例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の例示的実施形態による、モノマーの供給がないバッチ反応についてモノマー軌道と比較した、フリーラジカル重合の間のモノマーの濃度の正弦波制御を用いた、モノマーの濃度の自動制御の実験結果を示す。
【図２】本開示の例示的実施形態による、反応器の温度が変化しているときの自動的なＭｗ制御要素の結果を示し、Ｍｗ，ｔ（ｔ）の目標軌道を含んでおり、それは５０．０ｇ／ｍｏｌ−ｓの勾配で調子を合わせて直線的に増加している。
【図３】本開示の例示的実施形態による、Ｍｗを下げ、マルチモードの集団を生成するＣＴＡの追加と共に、本開示              のＭｗ制御要素を使用する反応についてのＭｗ（Ｃｐ）及びＭｗ，ｉｎｓｔ（Ｃｐ）を示す。
【図４】本開示の例示的実施形態による、図３のデータから得たＭＷＤの計算を示しており、バイモダリティが全１４の瞬間ＭＷＤの合計で見て取れ、それは挿入図のヒストグラムの振幅によって重み付けされ、正規対数型の瞬間ＭＷＤの計算のために挿入図のヒストグラム質量を使用しており、また１４の正規対数型の瞬間ＭＷＤを示す。
【図５】本開示の例示的実施形態による、本開示の自動Ｍｗ制御要素を使用し、ＣＴＡとしてギ酸ナトリウムを使用してＭｗ，ｉｎｓｔの大幅な低下を生じさせ、第２の低分子量モードを作成する、バイモーダル集団の合成を示す。
【図６】本開示の例示的実施形態による、図５及び対数正規分布（破線）からのバイモーダルポリマー最終生成物についてＭｗ，ｉｎｓｔを用いて計算されたＭＷＤ、及びカラムがＰＥＯ分子量標準を用いて較正されたＧＰＣによるＰＥＯ当量ＭＷＤを示す。
【図７】本開示の例示的実施形態による、本開示の自動Ｍｗ制御要素を使用し、ＣＴＡとしてギ酸ナトリウムの自動添加を使用してＭｗ，ｉｎｔの２つの大幅な減少を生成するトリモーダルな集団の合成を示す。
【図８】本開示の例示的実施形態による、ＧＰＣ及びＭｗ，ｉｎｓｔ（滑らかな曲線）に基づくモデルベースのクロマトグラフィーではない計算によって判定される、図７からのトリモーダルポリマーの最終生成物のＭＷＤを示す。
【図９】本開示の例示的実施形態による、ＡＣＯＭＰシステム及び方法を示す。
【図１０】本開示の例示的実施形態による、同形変換反応対を示しており、それにおいて、破線で示されるように、目標軌道が、固定開始剤［ＫＰＳ］での４５℃〜６５℃へのＴの上向きの増分でＡｍの重合によって確立され、第２の反応が、反応器への開始剤の能動的手動ポンピングで固定のＴ＝４５℃にてこの後者の軌道をたどった（第２の反応軌道は常に第１の軌道の３％以内であった）。
【図１１】同形Ｍｗ反応対を示し、それにおいては、目標軌道が固定開始剤［ＫＰＳ］での５℃〜６５℃へのＴの上向きの増分でＡｍの重合によって４確立された。第２の反応は、開始剤を反応器に能動的に手動でポンピングしながら、固定のＴ＝４５℃でこの後者をたどった。本開示の例示的実施形態による、第２の反応軌道は、常に第１の反応のもの軌道の１０％以内であった。
【図１２】本開示の例示的実施形態による、ＡＣＯＭＰ方法及びシステムを少なくとも部分的に含む装置及びシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
様々な態様は、図面に示されている配置及び手段に限定されないことを理解されたい。
【０００８】
概要
本開示は、多段階及びマルチモーダルポリマーの生成を能動的に制御するための装置及び方法を提供する。本開示によれば、能動的に制御された多段階ポリマーの生成は、共存するマルチモーダルポリマーと同様に、複雑さの増したポリマーを生成することができる。第１の状態では、能動的な制御により、それぞれの新しい段階でポリマーの特徴を追加または変更する連続的なプロセスが可能になる。簡潔性のため、そのポリマーを「変性ポリマー」と呼ぶ。第２の状態では、能動的に制御される段階が、「マルチモーダルポリマー」を生成する。これは、異なるポリマーのロットを一緒にブレンドすることにより通常生成しなければならない、明らかに異なる特性のポリマーの混合物である。また、２つの状態は、連続的に生成された変性ポリマーがマルチモーダルポリマーと共存する場合に共存することができる。
【０００９】
マルチモーダルポリマーが生成されるとき、関連するマルチモーダル分布が存在する。マルチモーダル分布は、分子量（ＭＷＤ）、固有粘度（ＩＶＤ）、組成（ＣＤ）、立体規則性（ＴＤ）、分岐（ＢＤ）などを含み得るが、これらに限定されない。変性及びマルチモーダルポリマーは、バッチまたは半バッチ反応で連続的に生成され、変性ポリマーの各モードの所望の特性が特定され、次いで能動的制御要素が各モードの生成を順に誘導する。能動的制御要素は、手動のタイプであっても、完全に自動のタイプであってもよい。本開示の方法は、生成されているモード特性、例えば分子量、ＩＶ、及び組成の値を頻繁に提供することができる装置の使用を含む。場合によっては、マルチモーダルポリマーは、異なる種類のポリマーのブレンドと同等である。マルチモーダル法は、１つの反応器または一連の反応器ですべて行われるので、異なるバッチからのポリマーをブレンドすることに関連したエネルギー及び時間集約的な工程を必要としない。対照的に、この方法によって生成される変性ポリマーは、異なるポリマーを一緒にブレンドするだけで達成させることができない。
【００１０】
詳細な説明
説明を簡単かつ明瞭にするために、適切な場合に、対応する要素または類似の要素を示すべく異なる図面の間で参照符号を繰り返していることを理解されたい。さらに、本明細書に記載の実施形態の完全な理解を実現するために、多数の具体的な詳細を記載している。しかし、本明細書に記載の実施形態はこれらの具体的な詳細がなくても実施可能であることが、当業者に理解されよう。他の例では、説明されている関連する適切な特徴を不明瞭にしないために、方法、手順、及び構成要素は詳細には説明していない。当業者は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく他の構成要素及び構成を使用できることを理解されよう。最初に、１つ以上の実施形態の例示的な実装形態を以下に示すが、開示された装置及び方法は任意の数の技法を使用して実装され得ることを理解されたい。本開示は、本明細書に示された例示的な実装形態、図面、及び技法に決して限定されるべきではなく、それらの等価物の全範囲と共に添付の特許請求の範囲の範囲内で修正できる。また、この説明は、本明細書に記載の実施形態の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、本開示の詳細及び特徴をよりよく説明するために、特定の部分の比率を誇張させている。
【００１１】
本開示を通して適用されるいくつかの定義をこれから提示する。「結合された」という用語は、直接的または間接的に介在する構成要素を介して接続されていると定義され、必ずしも物理的な接続に限定されない。「通信可能に結合された」という用語は、介在する構成要素を介して直接的または間接的に接続されると定義され、接続は必ずしも物理的接続に限定されず、上述の構成要素間のデータ転送を可能にする接続である。接続は、物体が永続的に接続されているかものであっても、取り外せるように接続されているものであってもよい。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」及び「ｈａｖｅ（有する）」という用語は、本開示において互換的に使用される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」及び「ｈａｖｅ（有する）」という用語は、そのように記載されたものを含むが、必ずしもそれに限定されないことを意味する。
【００１２】
本明細書で使用するとき、「ポリマー反応」という用語は、ポリマーを含む任意の種類の化学的または物理的反応を示す。「ポリマー反応」という用語は、非限定的に、モノマーまたはコモノマーからポリマーを共有結合で生成し（統計的またはランダムにコポリマーを生成する）、分岐または架橋反応を引き起こすこと、ポリマー結合を切断してより小さなポリマーを生成すること、ブロックコポリマーの生成を引き起こすこと、星型、櫛型、デンドリマー、環状または他の非常に特異的なポリマーのアーキテクチャの形成を引き起こすこと、ポリマーの化学的な変性を引き起こす任意の種類の反応、例えば、非限定的に負電荷及び／または正電荷、双性イオン、極性基にポリマーを含浸する、酸または塩基の特性にポリマーを含浸する、ナノまたはマイクロ粒子、例えばシリカ、金属、例えば銀または金、ゲル、金属酸化物、例えば二酸化チタン、粘土などにポリマーを連結する、またはそれらからポリマーを成長させること、及びポリマー及び他の粒子の可逆的または非可逆的な超分子の集合を引き起こすことが含まれる。
【００１３】
モノマーからポリマーを生成する反応に関し、どの種類の重合作用機構を使用するかについての制限はない。そのため、連鎖成長及び段階式成長の反応が含まれる。前者にはフリーラジカル及び制御下のラジカル重合がある。制御下のラジカル重合は、非限定的に、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）、可逆的付加断片化移動重合（ＲＡＦＴ）、及びニトロキシド媒介重合（ＮＭＰ）などの方法を含み得る。ポリマー反応は、溶媒で、バルクで、またミセル、エマルジョン、逆エマルジョン、及び分散液などの不均一相で起こり得る。ポリオレフィンに使用されるようなメタロセン系連鎖成長が含まれる。段階式成長は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ポリイミド、ポリアミド、及びポリウレタンの生成に使用されるような重縮合反応を含む。
【００１４】
本開示は、それが適用するポリマー反応器の種類に根本的な制限を課すものではない。本明細書で使用するとき、「ポリマー反応器」という用語は、「ポリマー反応容器」とも呼ばれ、ミリリットル以下の小ささでも、数万または数十万リットルの大きさでもあり得る反応器または反応容器を示す。それらは、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属、ガラス、磁器、及びセラミックを含むがこれらに限定されない、多くの異なる材料で作ることができる。それらは、バッチタイプ、時に「セミバッチ」と呼ばれる試薬を供給することができるタイプ、または連続式であり得る。連続式反応器が使用される場合、本開示の装置及び方法は、連続式反応器の種類に従って異なるように適用してもよい。例えば、長い管状連続式反応器では、反応器を通る反応流体の軌道に沿った異なる点で、異なる能動的に制御されたプロセス段階が起こり得る。連続式撹拌槽型反応器では、反応器で定常状態に達し、複数のＣＳＴＲを連続的に流して配置して、能動的に制御された多段階プロセスの異なる段階に達することができる。
【００１５】
本明細書で使用するとき、「多段階ポリマー」は、その性質が２つ以上の加工段階で変性されるポリマーである。それはまた「変性ポリマー」とも称することもある。多段階ポリマーは各段階で異なる特性を獲得するが、前の段階でポリマーから作り直される。このことは、「多段階ポリマー」と、後続のプロセス段階で別個の新しいポリマーが生成され、前の段階で生成されたポリマーと共存する「マルチモーダルポリマー」とを区別する。当然、場合によっては、例えば後続のプロセス段階が新しいポリマーを生成するだけでなく、以前に生成したポリマーを変性する場合など、多段階ポリマーとマルチモーダルポリマーの両方を同じセットのプロセスで生成することができる。
【００１６】
本明細書で使用するとき、「モード」という用語は、分子量（ＭＷ）または組成などの特性のユニモーダルの分布を示す。本開示によれば、ポリマー集団の濃度、集団の質量または集団の質量のフラクションは、特性の関数である。例えば、ｘは特性であり得、Ｃｐ（ｘ）はその特性を有するポリマーの濃度であり得る。幾何学的鎖長分布から生じるものなどのユニモーダルなＭＷＤを考慮してよい。通常、単一モードの連続分布では、分布内に２つの変曲点がある。つまり、ｄ２Ｃ（ｘ）／ｄｘ２＝０の２つの点である。
【００１７】
本明細書で使用するとき、「マルチモダリティ」は、少なくとも２つのモードがポリマー集団に存在するときに生じる。本開示によれば、マルチモダリティの要件は、２つの異なるモードを生成する少なくとも２つの異なるプロセスがあり、各モードのポリマーが他のモードと区別可能であることである。組み合わされるポリマーのモードが互いに物理的に分離可能であることは必要でなく、単に、それらを順番に生成することに起因してそれらが共に存在していることだけが必要である。言い換えれば、モードを物理的に分離するための物理的な分離法は存在しない場合があるが、それらが共に存在する各モードを２つの別々のプロセスが作出することによる。
【００１８】
分子量、組成、及び分岐などの特性に従ってポリマーを分離するための多数の方法がある。これらの方法としては、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）、フィールドフローフラクショネーション（ＦＦＦ）、マトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）、フーリエ変換質量分光法、及び結合の方法、例えば限定されないが、二次元ＧＰＣ／ＳＥＣ、及びＣＲＹＳＴＡＦ及び昇温溶離分別法（ＴＲＥＦ）などのクロマトグラフィーの変形版が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１９】
本開示は、多段階及びマルチモーダルポリマーの生成を能動的に制御するための装置及び方法を提供する。特に、本開示は、異なるポリマーのロットを一緒にブレンドする必要なしに、単一の反応器でマルチモーダルポリマーを生成するための装置及び方法を提供する。本開示はまた、変性ポリマーまたは多段階ポリマーを順次生成するための装置及び方法を提供する。
【００２０】
変性ポリマー及びマルチモーダルポリマーを生成するのに必要な能動的制御を達成するために、制御すべき反応特性を監視することができ、制御を可能にするのに十分な頻度でそれらを監視することができる必要がある。組成を制御すべき場合には、関与するコモノマーの変換の過程を区別し監視することができることが必要である。いくつかの例では、ラマン散乱や赤外線などの反応器内の分光プローブによって、十分に頻繁な測定を行うことができる。ＡＣＯＭＰプラットフォーム内では、コモノマーの区別は、屈折率、紫外線吸収、近ＩＲ、ＮＭＲ、及び導電率によって達成されてきた。キラル分子がアキラル分子と混合されている場合、前者は旋光計、または他の円偏光二色性または円周複屈折などの光学活性のセンサと区別することができる。
【００２１】
分子量を測定するために、ＡＣＯＭＰは、全強度光散乱、必要なとき（すなわち、ポリマーのｚ平均の二乗平均平方根の半径が入射光の波長のかなりの割合であるとき）に多角度を、ポリマーの濃度の判定と併せて利用する。また、固有粘度（ＩＶ）が分子量に関係しており、細管型粘度計はＡＣＯＭＰ検出器の列において頻繁に使用される。ＩＶが分子量と組み合わされるとき、それは分岐を評価するためにも使用できる。ＡＣＯＭＰでの低及び高剪断粘度の同時の測定も、剪断非ニュートン剪断挙動による分岐の評価に使用できる。
【００２２】
能動的制御を実行するためには、反応全体の時間と比較して短い時間間隔で制御動作が実行できるようにするのに十分な頻度で、反応特性に関する情報が利用できなければならない。言い換えれば、データ取得の頻度は、所望の反応特性の制御が、制御下の特性の大幅な偏差が生じ得る時間よりもはるかに短い時間で実行されるものでなければならない。「大幅な偏差」は、どの程度の制御を望むかによって異なる。例えば、限定しないが、ある場合には目標軌道の３５％以内に所望の特性を制御することが許容され得るが、他の場合には１０％、５％以内、またはさらに１％未満の偏差に制御することが要求され得る。したがって、反応特性情報の十分な頻度は、目標軌道からの所望の偏差範囲内で特性を制御するのに十分頻繁でなければならない。Ｍｗ、ＩＶ、または組成などの反応特性についての目標軌道は、通常、最終的な生成物の特性を最適化してそれらに至るプロセスを最適化するために、オフラインで確立される。次いで、目標軌道が実行され、続いて、ポリマー反応プロセスの間、能動制御手段が続く。
【００２３】
例えば、典型的なＡＣＯＭＰシステムは、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、ならびにコモノマーの組成などの複数の反応特性を毎秒１回測定する。さらに速い速度やさらに遅い速度も可能であるが、これは一般に数十分または数時間続く反応における頻度という大まかな意味を付与する。事実、データ測定の周期（周波数の逆数）が、偏差を制御するのに必要な時間スケール内に十分にあるとき、そのような測定は頻繁に、「重合反応の自動連続オンライン監視（ＡＣＯＭＰ）」反応という用語のように「連続」と呼ばれる。ポリマー生成業界と研究所の両方で広く採用されているような手動サンプリング方法は、能動的制御のために十分に高い頻度を有することはめったにない。同様に、オンラインクロマトグラフィー方法も一般に十分な頻度がないが、ただしそれらは本開示に従って採用できる。
【００２４】
１つ以上の反応特性（例えば、分子量、組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換）の軌道の制御は、温度と、以下のモノマー、コモノマー、分岐剤、架橋剤、連鎖移動剤、抑制剤、気体、例えば空気、Ｏ２、Ｎ２、及びアルゴン、酸、塩基、酸化還元剤、及び触媒の少なくとも１つを反応器へ混合することと、供給することを非限定的に含む、「反応制御変数」とも呼ばれるプロセス制御変数によって制御することができる。
【００２５】
反応段階の間の１つ以上の反応変数の能動的制御は、本開示による３つの手段のうちの１つによって達成することができる。第１に、「手動の能動的制御」において、人間は、十分な頻度の適切な特性のデータにアクセスし、それにおいて前記人間は、上述のように１つ以上のプロセス制御変数を手動で制御することによって、１つ以上の適切な特性に対する特定の反応目標軌道をたどる。第２に、どの制御変数を操作者が手動で制御すべきかを指示するために計算アルゴリズムを使用することができ、「計算支援の能動的制御」を可能にする。第３に、プロセス制御変数は、自動的な能動制御を可能にする計算ベースの制御要素により、自動的に制御できる。
【００２６】
プロセス制御変数はまた、反応特性のモニタリングにより判定されるような反応軌道に基づいて制御され得る。本明細書で使用するとき、「反応軌道」という用語は、従属変数に対する、ＭＷ、ＩＶ、または組成などの反応特性の特定の数学的形態を示す。重合反応における最も一般的な従属変数は時間及びポリマーの濃度であるが、組成、分岐度などの他のものを含むことができる。反応軌道は、そのユニモーダルまたはマルチモーダルの特性のすべてを含むポリマーの最終的な特性を決定する。そのため、反応軌道を制御することによって、最終ポリマーの特性が制御される。
【００２７】
通常、反応軌道は可能な限り厳密に目標軌道に追従するように能動的に制御される。目標軌道は、時間に対する、または濃度に対する、またはバッチ式もしくは半バッチ式反応器における他の変数に対する反応特性を含むものとして頻繁に考えられるが、この概念はまた連続的な反応に当てはまる。連続反応器は通常一定の等級のポリマー、すなわち規定された物理的及び化学的特性を有するポリマーを連続的に生成するために定常状態で動作する。生成時に反応器がポリマーの等級を変えるとき、「等級」は本開示で使用されるような「モード」と等価であり、ある定常状態から別の状態へ移行することが必要であり、様々な動作条件、例えばコモノマーの供給の速度、触媒、他の試薬、温度、圧力などが必要となる。変化する間、異なるモードのポリマーの生成に類似して、２つの等級の間で生成されるポリマーは、どちらの等級の仕様にも適合しないため、多くの場合拒否され、エネルギー、原料、及び時間のかなりの無駄につながる。最適なクロスオーバーの目標軌道をオフラインで判定し、オンラインで実施することができ、その結果能動的制御により、等級のクロスオーバーに使用される時間、材料及びエネルギーが最小化される。
【００２８】
特定の反応特性、例えば非限定的にＡＣＯＭＰなどの方法によるポリマー合成中に頻繁にまたは連続的に測定できる、累積的な重量平均分子量Ｍｗを考慮することができ、また一般的な特性Ｘをさらに考慮することができる。反応器の内容のオンラインでの監視は、反応器ＸｃにおけるＸの累積的な値を生み出す。Ｘの蓄積とその結果の分布は、Ｘの瞬間的な値、つまりＸｉｎｓｔ、及びＸｉｎｓｔのポリマーの濃度が累積する集団にどれだけ追加されるかによって異なる。具体的には、ＸｃとＸｉｎｓｔの関係は、定義上、次式となる。
2019529610.tif 000003
（１）
【００２９】
Ｍｗ（Ｃｐ）は、ＡＣＯＭＰシステムの光散乱及び濃度検出器から直接測定される。Ｍｗ，ｉｎｓｔ（Ｃｐ）は、次式により式１に従ってＭｗ（Ｃｐ）のＡＣＯＭＰ値から計算することができる。
2019529610.tif 000004
（２）
【００３０】
Ｍｗ及びＣｐの一次ＡＣＯＭＰ値からＭｗ，ｉｎｓｔを計算することで、ＭＷＤの瞬間的な重量の平均をたどることが可能になり、合成が進行するときにＭＷＤのヒストグラム表現を作成することが可能になる。式１のＸｃは、他のＩＶ、組成などのいずれかの特性を表すことができる。この時点まで、すべての量はモデルに依存せず、一次検出器の測定値に基づいている。
【００３１】
本開示の装置及び方法は、所望の変性ポリマーまたはマルチモーダルポリマー、またはその両方の混合物を達成するために２つ以上の反応器を含み得る。所望のポリマーを生成するのに必要とされるすべての反応制御変数を提供するために単一の反応器を備え得ることが多いが、２つ以上の反応器を使用して、それぞれプロセスの１つ以上の異なる段階が行われる場合が多い。例えば、プロセスの第２段階は、第１の容器が耐えられない温度、圧力または試薬を含み、第２反応器を必要とすることを伴い得る。第２の反応器は、より高い温度、圧力、腐食性材料に耐えるための材料及び仕様で構築でき、より高い粘度混合能力を有する。複数のそのような段階は、２つより多い反応器を必要とし得る。続く段階における中間または最終ポリマー生成物はまた、特別な取扱い手段が必要となる可能性がある。例えば、第１段階または初期の段階では、ポリマー中間体は十分に低い粘度のために汲み上げられるが、後期の段階または最終段階では粘性が高くなり得、掬い取るか掻き取る必要がある場合がある。規模の経済性、生産処理能力、質、及び保守の必要性の低減は、それぞれがプロセスの１つ以上の段階に専用の複数のポリマー反応器を有することによって成し遂げられることが頻繁にある。
【００３２】
１つより多い反応器を使用する場合、本開示は、反応器の少なくとも１つを能動的な制御のために備えられることを規定する。すべての段階を能動的に制御することは必ずしも必要ではなく、一部の例として、能動的制御によって、ポリマーが質量分布または組成分布などの特定の状態にされ、その後能動的制御を必要としない段階、例えば、残存するモノマーを重合すること、または少量の残存するモノマーを監視することが利用される。
【００３３】
マルチモーダルポリマーの例としては、１）組織物のブレンド、２）分子量のブレンド、３）制御下のラジカル重合によって生成されたマルチモーダルポリマー、及び４）制御下のラジカル重合によって生成されたマルチモーダル刺激反応性ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。組成物のブレンドは、所望のＭＷＤ（すなわちＣ（Ｍ）、ここでＭはモル質量）が得られるまでモノマーＡを先に供給することにより生成される、ホモポリマーＡとホモポリマーＢのバイモーダルのブレンドであり得る。ＭＷＤは能動的制御によって生成される。次いで、ホモポリマーＢに対する所望のＣ（Ｍ）が能動的制御を用いて得られるまで、モノマーＢを供給する。第２のモードの生成中に幾らかのコポリマーが生成される場合、それは独自の特性を有する第３のコポリマーモードを構成する。後者は上記の定義による変性（または多段階）ポリマーである。ブレンドは次にバイモーダルホモポリマーＡ及びホモポリマーＢ、及び変性ポリマー、コポリマーＡＢの１つになる。
【００３４】
マルチモーダルポリマーはまた、分子量のブレンドを含み得る。２つ以上の分子量モードを有することが望ましい場合が多い。例えば、長鎖はポリマーに引張強度を付与でき、それを短鎖とブレンドすると加工性を高めることができる。この場合、各ＭＷＤモードは順次生成される。
【００３５】
例えば、高ＭＷモードは、高いモノマー対開始剤比を有することによって、最初に生成することができる。モードの詳細、すなわちＭＷ軌道の詳細は、モノマー及び／または開始剤が反応器内に流れることや、温度の変化などの変数によって、制御することができる。原則としてフリーラジカル重合では、モノマーの濃度を増大させるとＭＷが増大するが、Ｔと開始剤を増大させるとＭＷが減少する。後者の場合、Ｔと開始剤を増大させると反応速度も増大し、これは反応の所望の結果に応じて、望ましい場合も望ましくない場合もある。能動的制御要素は、ＭＷが確実に目的の経路をたどるようにする。モード１のポリマーの特定量の濃度がＣ１に達すると、第２のモードを開始することができる。これは、はるかに低い分子量のモードを作り出すＭｗの大幅な低下を含み得る。温度及び開始剤を増大させると分子量が低下する可能性があるが、Ｍｗの変化で１桁またはそれより多い大きさに近いものが望まれる場合、その効果は通常十分大きいものではない。この場合、連鎖移動剤を添加することができ（ＣＴＡ）、これは転化率の速度論が変わらないという利点を有し、温度の変化を必要とせず、Ｍｗの大幅な減少を成し遂げることができる。次いで、この第２のモードの軌道は、このモードにおけるポリマーの濃度がＣ２に達するまで、望み通りに制御することができる。より多くのモードを追加することができ、例えば、第３のモードの濃度Ｃ３に達するまで、より多くのＣＴＡを追加してＭｗをさらに大幅に低下させることができる。
【００３６】
また、２つ以上の特性について目標軌道を提供し、それぞれ個々の目標軌道と厳密に一致するように反応軌道を同時に制御するための手段を提供することが可能である。例えば、Ｍｗ及び所与のモードの組成は、独自の特定の目標軌道を有することができ、それらの各々は、プロセスの間の能動的制御が続く。その後の各モードは、Ｍｗ及び組成に対する新しい目標軌道のセットを有することができる。
【００３７】
他の例で、別々のＭｗ及びＩＶの目標軌道を確立することが望ましい場合がある。通常、ＭｗとＩＶはそれらのアーキテクチャ、例えば線形ポリマー、単に分岐するポリマー、櫛型分岐、デンドリマーなどのアーキテクチャに従って決定論的に連結されている。ＭｗとＩＶが決定論的に連結されない経路をたどるためには（この点は、Ｍｗの軌道の確立が、変わらないようにＩＶの軌道を定め、また逆も然りであるということを意味する）、アーキテクチャを制御する必要がある。これは、分枝剤、封鎖剤、抑制剤、架橋剤などのような試薬を添加することによって行うことができる。また、制御変数へのコモノマーの供給を他の制御変数に対して加えることによって、目標軌道及び同時に２つより多い特性、例えばＭｗ、ＩＶ、及び組成の制御を課すことが可能である。そのような場合、Ｍｗ，ｉｎｓｔと瞬間的なＩＶ、ＩＶｉｎｓｔとの間の瞬間的な関係が、それぞれの目標軌道を確立し、プロセス変数を制御するために使用される。固有粘度（ＩＶ）は、ポリマーの濃度ゼロ及び剪断速度ゼロにおける粘度の低下（ＲＶ）の限界である。分岐、架橋及び他のアーキテクチャの特徴は、高い剪断、ポリマー溶液の非ニュートン挙動を制御する。したがって、低剪断力（ＩＶに非常に近いＲＶをもたらす）及び高剪断力での同時の測定は、目標軌道をたどる際のアーキテクチャの指標として、使用することができる。
【００３８】
最終モードでは、どれほど生成されたとしても、モノマー濃度を１００万につき１００部（ｐｐｍ）などの非常に低い残留値まで減少させることが有利な場合があり、またそれが必要なことが頻繁にある。１０ｐｐｍ以下の残留モノマーを必要とする、ヒト用アクリルアミド系ポリマーなどの製品があり、電子及び光学コーティングなどのいくつかの非常に厳密な用途では、必要量は１ｐｐｍ未満になる可能性がある。低いｐｐｍを達成するためには、単に反応条件を最後のモードと同じに保ち、設定値ｐｐｍまでモノマーの枯渇を監視するだけで十分である可能性がある。あるいは、より多くの開始剤を添加する及び／または温度を上昇させると、反応が設定点ｐｐｍにさらに迅速に到達することが可能になる。
【００３９】
次のモードの合成を続ける前に、または最終段階として、ある段階でポリマーを変性することが望ましい場合がある。変性は、非限定的にスルホン化、アミノ化、ＰＥＧ化、酸または塩基加水分解、炭酸化、水酸化、四級化、及びリン酸化の多くの種類のものであり得る。所望の変性の段階に到達して次のモードの合成が始まるまで、変性は能動的制御を用いて実施することができる。
【００４０】
例は、荷電部分ＣＯＯ−を有する荷電ポリマー、すなわち高分子電解質を生成するためのＮａＯＨによるポリアクリルアミドの加水分解である。ＮａＯＨの量、温度及び加水分解の時間は、鎖のモノマーのどの部分がＣＯＯ−に変性されるかを決定する。導電性、粘度、及び光散乱はすべて、変性するポリマーの電荷が増加するにつれて顕著な変化を示し、能動的制御を用いて変性条件を変えて目標の変性特性を最適化することができる。変更が完了すると、次のモードが生成され得る。例は、ポリビニルピロリドンまたはポリアクリルアミドなどの中性ポリマーの合成を続けて、それにより高分子電解質と中性ポリマーとのブレンドを生成するものである。
【００４１】
また、追加してもよい追加のモードには、制御下のラジカル重合によって生成されるマルチモーダルポリマーが含まれる。制御下のラジカル重合では、分子量は、モノマーとＣＲＰ剤（例えば、ＲＡＦＴ剤）の比によって頻繁に制御される。この場合、所望の分子量経路から逸脱していなければ、分子量は監視が必要であるだけで、能動的に制御する必要はない。対照的に、組成物はコモノマーの供給により能動的に制御することができる。これは、各々の最終的なポリマー鎖が、様々なプロセス段階によって鎖に染み込んだマルチモーダルシグネチャを有することができるので、興味深いクラスのマルチモーダルポリマーを形成する。これにより、「グラジエントコポリマー」と称することがある多成分の鎖が生じる。しかし、本発明では、２つ以上のコモノマーの異なる濃度を受動的にもたらして天然の反応性の比が組成の勾配を決定することによって、勾配を生じる必要はない。むしろ、本開示によれば、コモノマーの供給を能動的に制御することによって、ポリマーに沿って特定の組成物を随意に付与することが可能である。したがって、これは必ずしも滑らかな「勾配」をもたらすわけではないが、様々な所望の組成シーケンス間で急な遷移の勾配を伴う特定の組成のポリマー鎖に沿った部分を生じることができる。この例では、ポリマー自体がマルチモーダルであるのに対して、フリーラジカル重合では、ポリマーの              亜集団のブレンドがあり、各集団はそれ自体の特性を有する。
【００４２】
また、マルチモーダルポリマーの例として、制御下のラジカル重合によって生成されたマルチモーダル刺激反応性ポリマーを挙げることができる。最後の例に関して、ＣＲＰ及び関連する方法から生じる可能性がある種類のポリマーは刺激反応性ポリマーであり、時に「スマート材料」と呼ばれる。これらは特定のコポリマーの組成を有することを特徴とし、特定のアーキテクチャのポリマーを生成することによって達成されることが多く、頻繁に単なる直鎖よりも複雑になる。そのようなアーキテクチャは、環状ポリマー、星形、デンドリマー、及びキャビタンドを含み得る。本発明は、組成を能動的に制御し、分子量を監視して、所望の組成及び分子量特性が、所望のアーキテクチャの枠組の中で達成されるようにする。
【００４３】
制御変数には、モノマー、コモノマー、開始剤、クエンチャー、連鎖移動剤、酸化還元試薬、分岐剤、架橋剤、分岐と架橋の両方に役立つ薬剤、不活性ガス、例えばＮ２、Ｏ２などのフリーラジカル反応に影響を与えるガス、及び温度の変化、撹拌（ｓｔｉｒ、ａｇｉｔａｔｉｏｎ）の添加が挙げられるが、これらに限定されない。これらのそれぞれに対する制御方式を発展させることができる。
【００４４】
本開示によれば、限定されないが、フリーラジカル重合の間にＭｗの能動的制御をするための方法が提供される。この方法は、２つの基本原理に基づいているか、多くのパラメータを有する任意の詳細な速度論的モデルまたは推論モデルを含み得る制御要素を含み得る。ＡＣＯＭＰシステム（重合反応の自動的な連続的オンラインでの監視）と組み合わせたアクリルアミド（Ａｍ）のフリーラジカル重合、及び手動の能動的制御と完全自動の能動的制御の両方を使用して、２つの基本原理を備える制御要素を検証した。
【００４５】
瞬時的な鎖の速度論的質量Ｍｖはモノマーの濃度Ｃｍに比例し、瞬時的な重量平均分子量Ｍｗ，ｉｎｓｔは速度論的質量Ｍｖに比例する。
2019529610.tif 000005
（３）
【００４６】
比例定数ｐは、式３の関係を構成するすべての複雑なパラメータを、それらのうちのいずれかを明示的に知る必要なしに包含する。例えば、典型的な標準的フリーラジカル反応速度モデルでは、ｐは次式で得られる。
2019529610.tif 000006
（４）
【００４７】
式中、ｋｐは伝搬定数、ｋｔは停止定数、ｋ３は連鎖移動定数、［Ｒ］はフリーラジカル濃度、［ＣＴＡ］は連鎖移動剤の濃度、ｄは、終了のどれほどの割合が不均衡によるもので、組み換えによるもので、また重量平均連鎖長と最も可能性の高い（速度論的）連鎖長の瞬間的な関係であるかに依拠するオーダーの、無次元の定数である。
【００４８】
これらのパラメータの各々は、温度の急な関数であり得、ｐの複雑さをさらに増大させるために、［Ｒ］が追加の項から構成される。フリーラジカル重合の準定常状態近似値（ＱＳＳＡ）では、例えば、
2019529610.tif 000007
（５）
【００４９】
式中、Ｆは開始剤の効率、ｋｄは開始剤分解速度定数、及び［Ｉ２］は開始剤の濃度である。（Ｄｏｔｓｏｎ，  Ｎ．Ａ．；Ｇａｌｖａｎ，  Ｒ．；Ｌａｕｒｅｎｃｅ，  Ｒ．Ｌ．；Ｔｉｒｒｅｌ，  Ｍ．  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ；ＶＣＨ  Ｐｕｂ．：  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  １９９６を参照のこと）。また、これらには険しい温度依存性があり得、［Ｉ２］は概して時間依存性がある。
【００５０】
モノマーの重合速度は、モノマーの濃度に比例する。すなわち、以下のものになる。
2019529610.tif 000008
（６）
【００５１】
比例しているパラメータα（ｔ）は経時的に変化し得る。フリーラジカル重合については、α（ｔ）は他のいくつかのパラメータを包含する。例えば、典型的な速度論モデルでは、
2019529610.tif 000009
（７）
【００５２】
式中、［Ｒ］は、パラメータの変化、例えば、式５のパラメータの変化によって経時的に変化する可能性があり、ｋｐは、温度、連鎖長、反応環境の粘度、及び他の量の両者によって、変化する可能性がある。
【００５３】
本開示の制御要素は堅牢である。なぜなら、例えば、以前に監視されたバッチ反応において判定したように、Ｃ（ｔ）の仮説の値が使用された後、反応中に間隔をおいてαを再計算することができ、新しい値はすべてのパラメータの変化をこの単一の実験的に測定されたパラメータに包含するからである。反応中のα（ｔ）の再計算はまた、仮説の値の誤差を修正する。ある場合には、仮説の値を使用せずに、反応の間にα（ｔ）（または制御に必要な他のいずれかの測定可能なパラメータ）が初めて測定されるまで、初期の条件（例えば温度及び試薬の濃度）の下で反応を進行させる。
【００５４】
この特定の制御要素では、単一の制御変数が使用され、濃縮されたモノマーリザーバ（５１％Ａｍ）から反応器へのモノマーの流速、すなわち、セミバッチ操作が使用される。
【００５５】
この流速はＱ（ｔ）と表され、それは、Ｑ（ｔ）の自動計算、及び目標軌道Ｍｗ，（ｔ）をたどるために必要なＭｗの制御を実現する計算値に対するリザーバポンプの自動設定である。反応器からのＡＣＯＭＰ抽出速度がｑ（ｔ）であり、これは通常小さく、０．２５と０．５ｃｍ３／分の間であり、一定に保たれる。以下では無視できるものとして扱われている。反応器からのこの流出は、ＡＣＯＭＰの測定のために希釈されて調整される連続的な試料の流れをもたらす。Ｖ（ｔ）は反応器の液体の体積であり、Ｖｏは初期の体積である。
【００５６】
区間ｄｔにわたるモノマー濃度ｄＣｍの変化は、次式により得られる。
2019529610.tif 000010
（８）
【００５７】
Ｃｍ’はリザーバにおけるモノマーの濃度であり、Ｖ（ｔ）は時間の関数としての反応器の体積である。
【００５８】
この制御要素は、他の制御変数、非限定的に、組成と分子量の両方を同時に制御するための複数のモノマーの供給、反応速度を増し分子量を減少させるための開始剤の供給、反応を遅くするまたは停止させるための空気やＯ２といった抑制剤の供給、低分子量への連鎖移動剤の供給、ポリマーを相互作用またはカプセル化するための界面活性剤の供給、分岐剤及び架橋剤の試薬の供給、ならびに温度の変化の利用に拡張することができる。
【００５９】
式８は、モノマー濃度Ｃｍ（ｔ）を制御下のプロセス特性とすることを可能にし、それはそれ自体で価値があることが頻繁にあり得、ｐが導入されると、Ｍｗの制御からわずか一歩離れる。Ｃｍ，ｔ（ｔ）はＣｍ（ｔ）の目標軌道を示す。そのとき、目的は、反応中のＣｍ（ｔ）をＣｍ，ｔ（ｔ）に従うものにさせることになる。
【００６０】
この制御要素は、このとき、反応を有限の制御区間Δｔｉに分割し、Δｔｉはｉ番目の制御区間の持続時間であり、Δｔｉは反応全体の持続時間と比較して非常に短い。それにより、短い区間で線形として近似される変数と特性の変化が可能になる。ｔｉで始まる制御区間ｉの開始時に、この区間にわたるモノマーの変化の必要量ΔＣｍ，ｔ，ｉ,は、ｔｉ＋Δｔｉにおける目標軌道の値から現在の測定値Ｃｍ（ｔｉ）を引いたものである。
2019529610.tif 000011
（９）
【００６１】
式８においてｄｔをΔｔｉに拡張し、また式９を使用して、必要な流速Ｑ（ｔｉ）を次式により計算する。
2019529610.tif 000012
（１０）
【００６２】
次に、制御要素は、ｔｉにおいてモノマー供給ポンプをＱ（ｔｉ）に設定する。
【００６３】
式１０において、α（ｔｉ）はα（ｔ）の最新の値である。以下のように、反応している間の任意の先行する時間間隔Δτにわたってα（ｔｉ）を計算することができる。ポリマーが生成される速度は
2019529610.tif 000013
（１１）
【００６４】
であり、その結果質量のバランスにより、いつでもポリマーの濃度が
2019529610.tif 000014
（１２）
【００６５】
となり、式中、Ｃｍ，ｏは反応器のモノマーの初期の量である。Ｃｍ（ｔ）はＡＣＯＭＰによって直接測定され、
2019529610.tif 000015
はポンプの流速の自動的な積分によって分かり、Ｖ（ｔ）は次式で得られる。
2019529610.tif 000016
（１３）
【００６６】
式中、ｑは一定のＡＣＯＭＰ離脱速度である。したがって、α（ｔｉ）を、次式によりｔｉより前の任意の先行する時間間隔Δτにわたって計算することができる。
2019529610.tif 000017
（１４）
【００６７】
使用されるΔτの実際の値は信号／雑音の考慮事項により、制御区間の値Δｔｉに対応する必要はない。
【００６８】
図１は、上記の手法を用いたモノマー濃度の制御の例を示している。これにおいて、Ｃｍ，ｔに対する非単調な軌道を、対応するバッチ反応における単純な指数関数的な減衰からそれを強く離すために選択した。正弦波の形態
2019529610.tif 000018
（１５）
【００６９】
が使用されており、式中、ω＝２．５×１０−４×πラジアン／秒である。反応はＴ＝５５℃で行った。
【００７０】
制御要素の結果は非常に優れており、目標軌道から２％の誤差範囲内に十分収まり、実際、サイクルの前半において目標軌道と区別ができない。また図１に示しているのは、モノマーの供給を伴わない同等の純粋なバッチ反応におけるモノマー濃度の軌道である。
【００７１】
Ｍｗを制御するには、式３で導入された比例パラメータｐ（ｔ）を使用することが必要である。最初に、Ｍｗ，ｉｎｓｔまたはＭｗ（ｔ）に対する目標軌道を求めた。前者の場合、目標軌道はＭｗ，ｉｎｓｔ，ｔ（ｔ）と表される。次に、Ｍｗ，ｔ（Ｃｐ）制御軌道が式３に従って求められる。Ｃｐ（ｔ）は既知であるので、ここではＭｗ，ｉｎｓｔ，ｔ（ｔ）に関する表現が用いられる。
【００７２】
時間ｔから未来の時間Δｔまで考慮するとＭｗ，ｔ（ｔ＋Δｔ）は、以下のように記せ、
2019529610.tif 000019
（１６）
【００７３】
式中、Ｍｗ，ｔ（ｔ＋Δｔ）は、実験的なＭｗ，ｅがｔ＋Δｔにおいてあるべき値であり、ここでＭｗ，ｅ（ｔ）はＡＣＯＭＰから実験的に測定された値である。一次に拡大させて、
2019529610.tif 000020
（１７）
【００７４】
とし、式１６を次のように記すことが可能になる。
2019529610.tif 000021
（１８）
【００７５】
これは、一連の切り捨てを正当化するために、幾ばくかのＣｐが累積された後に適用される。すなわち、Ｃｐ＞＞ΔＣｐのときである。また、ＡＣＯＭＰ光散乱検出器からＭｗ，ｅ（ｔ）の正確な測定値を得るために、有限のＣｐを累積することも必要である。
【００７６】
ここで、第１の積分は、目標Ｍｗ，ｔ（Ｃｐ）がｔであるべきものであるが、目標Ｍｗ，ｔ（ｔ＋Δｔ）はｔ＋Δｔで達成されることが望ましい。したがって、これを達成するには、軌道をｔからｔ＋Δｔまで補正する必要があり、区間は実際の実験的に測定されたＭｗ，ｅ（ｔ）から始まる。したがって、０〜Ｃｐまでの最初の積分はＭｗ，ｅ（ｔ）に置き換えられる。さらに、濃度の区間Ｃｐ（ｔ）からＣｐ（ｔ＋Δｔ）にわたる平均Ｍｗ，ｉｎｓｔを＜Ｍｗ，ｉｎｓｔ，ｔ＞と呼ぶことで、式１８の第２の積分に対する平均の定理を想起することができる。その結果、
2019529610.tif 000022
（１９）
【００７７】
式中、ΔＣｐ＝Ｃｐ（ｔ＋Δｔ）−Ｃｐ（ｔ）であり、実験的なＭｗ，ｔ（ｔ）によるＭｗ（ｔ）の上述した置き換えに従って、Ｍｗ，ｔ（ｔ）は実験的な瞬間的重量平均Ｍｗ，ｉｎｓｔ，ｅ（ｔ）によって求められる。
2019529610.tif 000023
（２０）
【００７８】
ΔＣｐ／Ｃｐにおいて一次のみに項を保持すると、以下が得られる。
2019529610.tif 000024
（２１）
【００７９】
このとき、ΔＭｗ，ｔ（ｔ）は、Ｍｗ，ｅ（ｔ＋Δｔ）がＭｗ，ｔ（ｔ＋Δｔ）に等しくなるように、時間Δｔにわたり発展することが余儀なくされるＭｗの増分であると定義される。
2019529610.tif 000025
（２２）
【００８０】
これにより、式２１を次式のように書き直すことができる。
2019529610.tif 000026
（２３）
【００８１】
ｔからｔ＋Δｔまでの区間にわたる＜Ｍｗ，ｉｎｓｔ，ｔ＞と平均モノマー濃度＜Ｃｍ＞との間の関係を用いて、
2019529610.tif 000027
（２４）
【００８２】
及び
2019529610.tif 000028
（２５）
【００８３】
は、次式
2019529610.tif 000029
（２６）
【００８４】
に至り、以下の二次方程式を得る。
2019529610.tif 000030
（２７）
【００８５】
これにより、
2019529610.tif 000031
（２８）
という解が得られる。
【００８６】
この制御要素は、量が制御区間Δｔにわたって線形に変化するには制御区間が十分に短いと仮定している。それは反応の持続時間よりもはるかに短い。そのため、
2019529610.tif 000032
（２９）
【００８７】
であり、したがって、
2019529610.tif 000033
（３０）
【００８８】
であり、制御区間ΔｔにわたるＣｍの要求される変化は、
2019529610.tif 000034
（３１）
【００８９】
となり、
2019529610.tif 000035
（３２）
【００９０】
を用いることで流速Ｑ（ｔ）が得られ、それに対してモノマー供給ポンプは全制御区間Δｔにわたって
2019529610.tif 000036
（３３）
【００９１】
または
2019529610.tif 000037
（３４）
【００９２】
と設定すべきであり、式中＜Ｃｍ＞は式２８に由来する。
【００９３】
ｐの値は、ｔの前の任意の区間Δτにわたって再計算することができる。
2019529610.tif 000038
（３５）
【００９４】
式中、ΔＭｗ，ｅｘｐ（ｔ）は、Ｍｗ，ｅ（ｔ）とＭｗ，ｅ（ｔ−Δτ）との間の差である。
2019529610.tif 000039
（３６）
【００９５】
図２は、Ｍｗ，ｔ（ｔ）の目標軌道を示し、５０．０ｇ／ｍｏｌ−ｓの勾配で時間と共に線形に増加する。制御要素の堅牢性を検証するために、反応中に温度を４５℃から５７℃まで段階的に上昇させた。ｐとαを再計算して、直線Ｍｗ，ｔ（ｔ）をまたぐ濃い黒点で見て取れるように、制御要素の優れた特性が得られた。自動的に計算されたαの値は、１．０×１０−４ｓ−１〜２．５×１０−４ｓ−１の範囲であり、ｐは４．０×１０７〜９．０×１０７の範囲であった。これらのデータは、反応器の温度が反応中に著しく変化した場合でも、詳細な速度論モデルを必要とせずに制御要素がいかに機能し続けるかを実証している。
【００９６】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、フリーラジカル重合間に能動的な組成及び分子量の制御をするための方法が提供される。この方法は、ＡＣＯＭＰプラットフォームを用いたフリーラジカル共重合中のコモノマーＡ及びＢの組成の制御に、上記の分子量単独重合制御要素の手法を拡張する制御要素を含む。そのため、これにより分子量とコポリマーの組成の同時の制御が可能になる。したがって、各モードの任意のＭｗ特性及び組成特性を特定することが可能である。例えば、限定するものではないが、第１のモードは一定のＭｗ及び一定の組成を有することができ、第２のモードは異なる一定のＭｗ及び異なる一定の組成を有することができ、第３のモードはさらに別の一定のＭｗ及び組成を有することができるなどである。別の例として、限定するものではないが、任意のモードで一定のＭｗを増加、減少または保持しながら、そのモードの一定の組成を増加、減少または保持することが可能であり、２つ以上の続くモードに対しても同様である。上記で説明したモデルに依存しないというモデルの手法は、限定するものではないが、速度論モデルも、反応速度比などの速度論的なモデルのパラメータも必要としない。また、マルチモーダルポリマーを生成する際の所与の適用に最も適していると考えられる任意のレベルの複雑さで、速度論的モデルを組み込んだ制御要素を使用することも可能である。
【００９７】
特に注目すべきは、組成の制御が制御下のラジカル重合（ＲＡＤＴ、ＡＴＲＰ、ＮＭＰ、ＲＯＭＰなど）のようなリビング型の反応にも同様に十分適用されることである。フリーラジカル共重合作用とリビング型の共重合作用の以下の方法による組成分布の生成の違いは、以下の通りである。フリーラジカル重合において、ポリマー鎖は、反応の全長と比較して非常に迅速に開始、伝播及び終了する（例えば、数十分続く反応の個々のポリマーを生成する間のミリ秒）。そのため、制御要素は種々の組成を有する鎖の分布を生じさせる。リビングの場合には、成長する各ポリマーは、理想的には、すべてのモノマーが使い果たされるか、そうでなければ反応が終了するまで成長し続ける。したがって、組成物の軌道は各々の鎖の長さに沿って生じる。つまり、個々の鎖に沿って組成物の勾配が存在する。後者を制御することができると、２つ以上のコモノマーが鎖に沿って相互作用する様式は、多くの異なる種類の立体配座、相、及び形態学的構造をもたらす可能性があるため、著しく異なる特性の材料を生成することができる。
【００９８】
上記のホモポリマーの場合、単一の速度定数α及び分子量比例定数ρが必要であり、それらはそれぞれ反応している間に再計算できる。コポリマー系に拡張するために、速度αＡ及びαＢを導入し、区間Δｔにわたり、ポリマーに変換されるＡ及びＢの量は、次のようになる。
2019529610.tif 000040
（３７ａ、ｂ）
【００９９】
式中、Ａ及びＢはモノマーＡ及びＢの濃度を表す。αＡ及びαＢは反応を通して変化する可能性があり、したがって反応している間に再計算すべきであるが、αＡ及びαＢは一定のままである場合が見出された。（Ａ．Ｍ．  Ａｌｂ，  Ｐ．  Ｅｎｏｈｎｙａｋｅｔ，  Ｒ．  Ｓｈｕｎｍｕｇａｍ，  Ｇ．Ｎ．  Ｔｅｗ，  Ｗ．Ｆ．  Ｒｅｅｄ，  ‘‘Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｃｏｎｔｒａｓｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｃｒｙｌａｔｅ  ａｎｄ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ  ｍｏｎｏｍｅｒｓ’’，  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，  ３９，  ８２８３−８２９２，  ２００６を参照）。
【０１００】
モノマー濃度と瞬間的な分子量Ｍｗ，ｉｎｓｔとの間の関係の問題は、より複雑になる可能性がある。ホモポリマーの場合、比例定数は、基礎となるすべての速度とパラメータを、単一の再計算可能な定数ｐにまとめる。
2019529610.tif 000041
（３８）
【０１０１】
式中、ｍはモノマー濃度である。
【０１０２】
コポリマーの場合、総モノマー濃度ｍは、
2019529610.tif 000042
（３９）
により得られる。
【０１０３】
式３８は、任意の比較的短い区間にわたって成り立つが、今やｐの従属性は、任意の基礎にある相対的な反応性及び比Ａ／Ｂを暗黙に含むようにも拡張される。ＡとＢの値は、所与の目標軌道に対して、任意の時点のそれらの比Ａ／Ｂまでのみ求めるので、式４４の合計は、任意の値ｍを有することができる。式３８及び反応している間の任意の時点のｐの値を使用して、Ｍｗ，ｉｎｓｔを特定することができ、それはその時点のｍの値を固定し、３つの変数Ａ、Ｂ、及びｍのセット、したがって目標軌道Ｍｗ，ｉｎｓｔを完成させることは、目標組成軌道と同時に規定されることが可能である。
【０１０４】
ｐ（Ａ，Ｂ）は反応を通して測定することができるので、組成と分子量の同時の制御が可能である。コポリマー中のコモノマーが、組成分布に著しい幅があるときに使用される溶媒において顕著に異なるｄｎ／ｄｃを有する場合、コポリマーの光散乱によるＭｗの計算が遥かに複雑になることに留意されたい。この問題はＡＣＯＭＰを使用して解決されているが、特定の実装が必要である。（Ｐ．  Ｅｎｏｈｎｙａｋｅｔ，  Ｔ．  Ｋｒｅｆｔ，  Ａ．  Ｍ．  Ａｌｂ，  Ｍ．  Ｄｒｅｎｓｋｉ，  Ｗ．  Ｆ．  Ｒｅｅｄ，  “Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｍａｓｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｏｎｌｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎｓ”，  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，  ４０，  ８０４０−８０４９，  ２００７を参照。）
【０１０５】
本開示の制御要素は、反応器へコモノマーの別々のセミバッチを供給することに依拠する。２つのリザーバがあり、１つは濃度ＣＡ’でのモノマーＡ用であり、もう１つは濃度ＣＢ’でのＢ用である。リザーバＡ及びＢからの流速は、独立して制御することができ、任意の時点ｔに、それぞれ流速ＱＡ（ｔ）及びＱＢ（ｔ）で反応器に供給する。制御要素の目的は、反応全体にわたって必要な流速ＱＡ（ｔ）及びＱＢ（ｔ）を自動的に計算し調整することである。したがって、ＱＡ（ｔ）及びＱＢ（ｔ）の解は以下の展開で求められる。
【０１０６】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、累積及び瞬間のフラクショナルな組成が、制御要素に必要とされ得る。変換に関してＡＣＯＭＰシステムが測定する主な量は、各モノマーＡとＢの濃度である。反応の任意の時点におけるポリマーの形態Ａｐ及びＢｐの各モノマーの量は、以下の式によって質量のバランスから見出せる。
2019529610.tif 000043
（４０ａ、ｂ）
【０１０７】
Ａからなるポリマーの累積フラクションはｆＡであり、Ｂの累積フラクションはｆＢである。
2019529610.tif 000044
（４１ａ、ｂ）
【０１０８】
式中、ｆＡ（ｔ）＋ｆＢ（ｔ）＝１であり、ポリマーの総濃度は、次式のものとなる。
2019529610.tif 000045
（４２）
【０１０９】
任意の時間ｔにおいて生成されたポリマー鎖におけるＡの瞬間の最も可能性の高いフラクションは、次式のものとなる。
2019529610.tif 000046
（４３）
【０１１０】
ｄＡｐ＝−ｄＡ＝αＡＡｄｔであるので、ＦＡは、
2019529610.tif 000047
（４４）
と記すことができる。
【０１１１】
式４４は、各コモノマーの消費量を求めるだけでなく、瞬間の最も可能性の高い組成ＦＡも求めるので、αＡ及びαＢの能力を示す。ＦＢ＝１−ＦＡであるため、ＦＡを求めて制御することに集中すれば十分であり、ＦＢは自動的に従う。したがって、組成の制御要素が、反応中に測定されたαＡ及びαＢの値に直接基づくことが可能である。当然、最も可能性の高い値の周りに組成の分布がある。ここでは、ＦＡの最も可能性の高い瞬間的な値を「組成の平均値」と称することにする。最も可能性の高い値から完全な構成分布を作成するために、ＡＣＯＭＰにおいてモデルの分布が以前に使用されていた。したがって、ＦＡの測定値及び任意の適切な組成分布モデルに基づいて、組成の完全分布をオンラインでリアルタイムに作成することができる。（Ａ．  Ｇｉｚ，  Ａ．  Ｏｎｃｕｌ  Ｋｏｃ，  Ｈ．  Ｇｉｚ，  Ａ．Ｍ．  Ａｌｂ，  Ｗ．Ｆ．  Ｒｅｅｄ  ‘‘Ｏｎｌｉｎｅ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｒａｔｉｏｓ，  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｌｅｎｇｔｈ，  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ’’ ，  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，  ３５，  ６５５７−６５７１，  ２００２を参照）。
【０１１２】
少なくとも一部の例では、制御要素は、目標組成軌道ｆＡ，ｔ（ｔ）及び目標総モノマー軌道ｍｔ（ｔ）をたどる。式３８及びｐの測定値を併せて、目標Ｍｗ軌道を目標組成軌道と共に同時にたどることができる。制御要素は、最終組成分布Ｃ（ＦＡ）を生成し、ここで、Ｃ（ＦＡ）ｄＦＡは、ＦＡからＦＡ＋ｄＦＡまでの区間内のモノマーＡ、ＦＡのフラクショナルな組成を有する鎖の濃度である。瞬間的な値の平均ＦＡに関して、以下のようになる。
2019529610.tif 000048
（４５）
【０１１３】
これから、式４４とは別に、次式により、ｆＡ（ｔ）、Ａｐ、及びＣｐのＡＣＯＭＰの測定値から直接ＦＡ（ｔ）を計算することもできる。
2019529610.tif 000049
（４６）
【０１１４】
操作上、Ｃ（ＦＡ）が、例えばｇＰＲＯＭＳなどの最適化プログラムによってオフラインで確立され、所望の経路ｆＡ，ｔ（ｔ）が確立される。これは、ｔ、Ａ、及びＣｐがすべてＡＣＯＭＰと同時に認識されるため、ｆＡ（Ａ）またはｆＡ（Ｃｐ）と表すこともできる。
【０１１５】
組成軌道ｆＡ（ｔ）を定義すると、総モノマー濃度ｍｔ（ｔ）の軌道を特定することが必要となる。これに対する基礎は、コモノマーを生成する速度及び量を求めるためと、ｐ（Ａ／Ｂ）が既知または近似であるならば、所望のまたは理論的分子量軌道をＭｗ，ｔ（ｔ）と確立できることである。この後者の場合、そのために、組成と分子量の両方の軌道を同時に制御することが可能である（この後者は式３８を介する）。さらに、反応中に必要に応じて頻繁に再測定することができるαＡ及びαＢの値は、式４４においてＦＡを直接求めるために使用することができ、したがって所望の標的組成軌道をたどることが可能になる。
【０１１６】
さらなる詳細では、制御区間が設定され、Δｔと、ｔ＋Δｔにおける軌道の値が以下の通りとなる。
2019529610.tif 000050
（４７）
【０１１７】
これをΔＣｐの一次まで拡張すると、次式が得られる。
2019529610.tif 000051
（４８）
【０１１８】
平均の定理を使用して、第２の積分は、ｔからｔ＋ΔｔにわたるＦＡの平均値に関して、以下の式に従って＜ＦＡ＞として表すことができる。
2019529610.tif 000052
（４９）
【０１１９】
したがって、ΔＣｐの一次に対して、以下になる。
2019529610.tif 000053
（５０）
【０１２０】
制御増分ΔｆＡ（ｔ）は、ｔ＋ΔｔにおけるｆＡの所望の値と、ｔにおける実際の測定値ｆＡ（ｔ）との間の差であり、すなわち、
2019529610.tif 000054
（５１）
【０１２１】
であり、そのため、
2019529610.tif 000055
（５２）
【０１２２】
であり、式３７ａ、ｂを使用して、以下のようになる。
2019529610.tif 000056
（５３）
【０１２３】
したがって、重要な制御パラメータ＜ＦＡ＞は、直接測定可能な量と必要な制御増分ΔｆＡ（ｔ）との組み合わせから分かる。
【０１２４】
このとき、制御区間Δｔが、量の変化が区間にわたり線形になるのに十分に短くなるように取得される。そのため、次式のようになる。
2019529610.tif 000057
（５４）
【０１２５】
これにより、目標軌道をたどるためにどのＦＡ（ｔ＋Δｔ）が必要であるかを見出すための条件が生じる。
2019529610.tif 000058
（５５）
【０１２６】
式中、ＦＡ（ｔ）は式４９に従ってｔにおいて既知である。ＦＡ（ｔ＋Δｔ）は次のように記すことができる。
2019529610.tif 000059
（５６）
【０１２７】
総モノマー軌道を、ΔＢを次のように表すために使用することができる。
2019529610.tif 000060
（５７）
【０１２８】
式中、Δｍは、所望の総単量体軌道ｍｔ（ｔ）に従うために、ｔからｔ＋Δｔまでの総モノマー濃度の差である。
2019529610.tif 000061
（５８）
【０１２９】
これを式５７に代入し、ΔＡについて解き、単純化すると、次式となる。
2019529610.tif 000062
（５９ａ）
【０１３０】
同様の手順により、ΔＢが得られる。
2019529610.tif 000063
（５９ｂ）
【０１３１】
このとき、Δｔに対する総変化ΔＡは、Δｔにわたる重合作用によるＡの損失、及びΔｔにわたるポンプ注入されたＡの量に起因し、
2019529610.tif 000064
（６０）
【０１３２】
これは、自動的にポンプ速度ＱＡ（ｔ）を設定した後に求めたものを生じる。
2019529610.tif 000065
（６１ａ）
【０１３３】
同様に、モノマーＢリザーバからのポンプ速度ＱＢ（ｔ）は、以下になる。
2019529610.tif 000066
（６１ｂ）
【０１３４】
Ｖ（ｔ）は、時間ｔにおける反応器の体積であり、リザーバＡ及びＢからの流体の流入と、ＡＣＯＭＰ回収率ｑからの流出との両方を考慮に入れて計算される。
2019529610.tif 000067
（６２）
【０１３５】
式中、Ｖ０は反応器の初期の体積である。
【０１３６】
組成、ｆＡ，ｔ（ｔ）、及び総モノマー濃度ｍｔ（ｔ）についての所望の目標軌道は、オフラインで確立され、実施されるべきである。あるいは、同時の組成とＭｗ，ｉｎｓｔ，ｔ制御を成し遂げるために、組成とＭｗ，ｉｎｓｔの目標軌道をオフラインで判定し、Ｍｗ，ｉｎｓｔ，ｔに従うように式３８を介してｍ（ｔ）を反応中に調整する。制御区間ｔの始めに、次の特性を測定して制御要素Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｍｗ（ｔ）に送信する。制御要素は、上述したように、その最新の値αＡ及びαＢを使用して、Ａ及びＢの量を計算する。
【０１３７】
この処理は、より多いコモノマーのうちの３つを有するコポリマーに拡張することができる。例えば、ターポリマーは３つのコモノマーＡ、Ｂ、及びＣを含み、各ｆＡ、ｆＢ、及びｆＣの累積的なフラクショナル組成は、濃度Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、及びＣ（ｔ）の連続した測定によって見出される。後者の時間依存的な濃度はまた、任意の時間間隔αＡ（ｔ）、αＢ（ｔ）、及びαＣ（ｔ）にわたって、対応する速度定数を生じる。それぞれの瞬間的なフラクション、ＦＡ（ｔ）、ＦＢ（ｔ）、及びＦＣ（ｔ）は、任意の時点ｔにおいて、式４９と同様に、次式により計算される。
2019529610.tif 000068
（６３）
【０１３８】
また、ＦＢ（ｔ）、及びＦＣ（ｔ）についても同様であり、正規化の条件は、ＦＡ（ｔ）＝１−ＦＢ（ｔ）−ＦＣ（ｔ）に適用される。このような場合、ｐを測定することができ、ｍ（ｔ）＝Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）であるため、Ｍｗ，ｉｎｓｔ（ｔ）の同時の制御も式４９によって行うことができる。この手順は、Ｍｗ，ｉｎｓｔ制御と共に、任意の数Ｎのコモノマーに拡張することができる。
【０１３９】
組成の制御についてこれまでに概説した手法は、式４４にしたがって、目標組成軌道ＦＡ，ｔと、αＡとαＢの測定値から直接計算されるＦＡ，ｔの測定値とを使用することによって、合理化することができることに留意されたい。
【０１４０】
実施例１−マルチモーダルポリマー：ポリアクリルアミドのためのバイモーダルＭＷＤ
トリモーダルポリマーの能動的に制御された生成の例は、連鎖移動剤（ＣＴＡ）、ギ酸ナトリウムの自動的な添加と共に、上述のＭｗ制御要素を使用するＡｍのフリーラジカル重合を伴い、反応の第２段階における低分子量の集団の生成を惹起し、また、第３段階におけるさらに低い分子量を惹起する。図３は、Ｍｗ（Ｃｐ）及びＭｗ，ｉｎｓｔ（Ｃｐ）の結果を、ＣＴＡの２回の添加が行われた箇所と共に示す。ＣＴＡを追加するたびに、Ｍｗ，ｉｎｓｔは急激に低下する。
【０１４１】
図４の差し込み図は、図３から得たＭｗ，ｉｎｓｔ値のヒストグラムを示し、図４の主要なグラフは、形式の対数正規分布を使用して、このヒストグラムから計算されたＭＷＤを示す。
2019529610.tif 000069
（６４）
【０１４２】
それは、最も可能性の高い（ピーク）分子量Ｍ０及びＭＷＤの幅σによって完全に特徴付けられる。Ｍｎ、Ｍｗ、及びＭｚの値は、次式によってこれら２つのパラメータに関連付けられる。
2019529610.tif 000070
（６５）
【０１４３】
Ｍｗ／Ｍｎ＝２の予想される瞬間的なＭＷＤの幅に対して、σ２＝Ｉｎ（２）＝０．６９３１であり、これによって、次式で瞬間的なＭｏをＭｗ，ｉｎｓｔと相関させることが可能になる。
2019529610.tif 000071
（６６）
【０１４４】
１４個の瞬間的なＭＷＤの一部を、図４にて１４個の瞬間的なＭＷＤすべての合計と共に示している。正味の結果はバイモーダルである（図３にて見て取れるＣＴＡの２つの添加に起因するＭｗの減少の効果は、図４の単一の低質量モードでは共に不鮮明になる）。
【０１４５】
上記と類似した他の例を図５に示す。この図ではＣＴＡを１回だけ添加し、バイモダリティをゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定した。累積Ｍｗは反応の最初の４０％について増加し、その時点でＣＴＡが添加され、その後Ｍｗはなだらかに低下する。対照的に、Ｍｗ，ｉｎｓｔは、最初の４０％について１０６ｇ／ｍｏｌ付近でほぼ一定の値を有し、その後ＣＴＡの添加後に約０．０４×１０６まで急激に低下し、その後一定のままである。最初の４０％では、自動制御要素は、この値で一定になるようにＭｗ，ｉｎｓｔを一定に保つようにし、次いで４０％の時点でＣＴＡを自動的に注入し、次いで反応の残りの６０％についてＭｗ，ｉｎｓｔを一定に保った。
【０１４６】
図６は、やはりＭｗ／Ｍｎ＝２を用いて、図５のＭｗ，ｉｎｓｔと共に、上述した対数正規分布を用いたＭＷＤの計算を示す。また、図６は、ＧＰＣにより判定されたＰＥＯ当量ＭＷＤも示す。このために、島津製作所のクロマトグラフィー屈折率検出器を使用して、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（Ａｍｈｅｒｓｔ、マサチューセッツ州）リニアＸＬカラムから溶出するポリマーの濃度を測定し、島津製作所の高圧液体クロマトグラフィーポンプを使用して、ＧＰＣの流れを促した。Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓによって提供されるポリ（エチレンオキシド）、ＰＥＯ、分子量の標準を利用して、カラムを較正した。
【０１４７】
計算されたＭＷＤと、ＧＰＣによって測定されたＭＷＤとの間の一致は、良好であり、以下の点を考慮しなければならない：（１）ＰＥＯ標準は、絶対的な分子量ではなく、ｐＡｍについての「ＰＥＯ当量」質量を測定するのみである。対照的に、ＡＣＯＭＰにてＭｗ及びＭｗを求めるために使用する分子量は、光散乱からのものであり、これは標準による較正に依存しない絶対的な方法である；（２）ＧＰＣの分離は正確に対数正規であるわけではなく、各モードは計算されたモードより少し広い；（３）ＧＰＣの分解能は完全ではなく、カラムの細部、注入濃度などに大きく依拠する。分子量分解能がより高いカラムは、高分子量モードと低分子量モードの間により深いトラフを示す可能性がある。これは例えば、図６のＭＷＤの計算に見られる；（４）ＡＣＯＭＰからＭｗ，ｉｎｓｔを取得することはまだ正確な科学になっていないので、計算されたＭＷＤには必ずいくらかの誤差がある；（５）Ｍｗ／Ｍｎ＝２の対数正規分布がＭＷＤの計算の根底にある。
【０１４８】
図７は、トリモーダル分子量ポリマーを合成して、最終生成物に３つのＭＷＤモードの各々のほぼ等しい濃度を自動的に生成する別の例を示す。図７において、３つのモードのそれぞれのＭｗは、リザーバから反応器へＡｍを添加することによって制御され、続く２つのＭＷＤモードにおいて、Ｍｗ，ｉｎｓｔを低下させるためにＣＴＡの２つの自動的な添加を追加した。最終生成物の質量の約１／３を、各Ｍｗモードについて生成した。反応器の累積重量平均分子量Ｍｗは、ＣＴＡが自動的に添加されるたびに測定可能な不連続性を示すだけであるが、Ｍｗ，ｉｎｓｔの値は急激に大きく減少する。第１のモードＭｗ，ｉｎｓｔでは約１．５×１０６ｇ／ｍｏｌであり、第２のモードでは２×１０５ｇ／ｍｏｌに低下し、第３のモードでは４×１０４ｇ／ｍｏｌに低下している。したがって、最終生成物は、それらのピーク分子量において因子の７５倍まで分離したポリマーＭＷＤモードを含む。
【０１４９】
図８は、Ｍｗ／Ｍｎ＝２である対数正規分布を使用する計算されたＭＷＤ、及び最終生成物のＭｗ，ｉｎｓｔの値のスペクトル（２つの曲線の滑らかな方）と共に、図７で生成したトリモーダルポリマーの最終生成物のＧＰＣに基づくＭＷＤを示す。各方法で生成されたＭＷＤはよく一致しているが、どちらの方法でも３つのＭＷＤすべてを解決することはできない。これは、モードのピークを十分に分離させていても、分布が非常に広く、互いに重なり合っているため、３つのモードすべての分解が妨げられているという事実に起因する。（同様の状況が、例えば、２つの別々の重なり合う光強度分布が、それらの供給源の間の特定の最小角度間隔が適合するまで互いに分解できない、いわゆる「レイリー基準」において、回折にて生じる）。ＭＷＤを判定するオンラインのＡＣＯＭＰの方法が、ＧＰＣなどの物理的な分離に頼らずに３つすべてのＭＷＤモードを示している（図７）という事実は、ＡＣＯＭＰ方法の能力、及び本開示の方法によって生成されたマルチモーダル集団を分解するその能力を実証している。
【０１５０】
実施例２−マルチモーダル集団を生成するための装置
変性（または多段階）ポリマー及びマルチモーダルポリマーを生成することができる装置が、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（ニューオーリンズ、ルイジアナ州）により構築された。装置はＡＣＯＭＰシステムと制御インターフェースを含んでいた。操作者は、Ｌｏｇｉｘ５０００プログラミングソフトウェアのＲｏｃｋｗｅｌｌ  Ｆａｃｔｏｒｙ  Ｔａｌｋ  Ｖｉｅｗ  ＳＥ環境を利用して構築された、カスタム設計のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を介して、ＡＣＯＭＰ／ＣＩシステムと対話する。これは、Ｒｏｃｋｗｅｌｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｌｏｇｉｘ  ＰＬＣを介してすべてのＡＣＯＭＰハードウェアとインターフェースさせていた。すべてのセンサと検出器の信号は、Ｒｏｃｋｗｅｌｌのデータベーステーブルにローカルでコンパイルされ、その後Ｏｐｅｎ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓゲートウェイ（ＯＰＣ）を介してＡＣＯＭＰ  Ａｎａｌｙｓｉｓパッケージに送信した。ＡＣＯＭＰ  ＡｎａｌｙｓｉｓソフトウェアはＣ＋＋でプログラムされており、それは反応及びポリマーの特性の特徴付けのためにすべての適切なセンサ及び検出器の信号を解釈する。オンラインの分析データを受信し、様々なプロセス変数を調整するために制御信号を送信するＡＣＯＭＰ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒソフトウェアは、Ｐｙｔｈｏｎ  ３．５で発展され、これはまたＯＰＣゲートウェイを介してＲｏｃｋｗｅｌｌオートメーションと通信する。本願で、制御要素は濃縮リザーバから反応器へのＡｍの流速を調節した。
【０１５１】
図９は、本開示の少なくとも例示的な実施形態による例示のＡＣＯＭＰシステム及び方法を示す。試料は、実験に応じて０．２５〜０．５０ｃｍ３／分の速度で抽出ポンプによって反応器再循環ループから連続的に抽出され、溶媒ポンプからの溶媒（これらの実験では蒸留水）で直ちに急冷させて、８０倍に希釈し、混合室で均質にし、そこから試料はＧｉｌｓｏｎ（Ｍｉｄｄｅｌｔｏｎ、ＷＩ）による４波長ＵＶ／Ｖｉｓ検出器ＵＶ／Ｖｉｓ  １５９検出器を通って流れていき、それが、重合している間のモノマーの吸収を連続的に監視する。ポリマーの転化率は、２４５ｎｍの波長を用いて計算した。ＵＶ／Ｖｉｓ検出器を流れ過ぎた後、試料の流れのフラクションを均一濃度ポンプで分流して、４つの角度６５°、９０°、１１５°、１３０°でカスタムに構築した多角度レーザ光散乱（ＭＡＬＳ）検出器と、カスタムに構築した単一の細管型粘度計とを含む残りの検出器の列を経る、連続的でパルスフリーの流れを達成させている。ＡＣＯＭＰ／ＣＩにより判定される反応及びポリマー特性に基づいて、反応器の温度、窒素、モノマーまたは開始剤の供給を調節して、重合作用の所望の局面を制御することができる。本研究では、総ＣｍとＭｗの軌道はバッチモードで温度と開始剤の流れを利用して手動の能動的制御により制御され、ＣｍとＭｗの完全自動の能動的制御は、セミバッチモードのモノマーの流れで達成した。図９に示したもの以外にもＡＣＯＭＰシステム用の他の多くの特定の実施形態がある。他の構成を備えるＡＣＯＭＰシステムは、本開示の精神及び範囲内にある。
【０１５２】
反応器から第１の検出器、すなわちＵＶ検出器までの遅延は８５秒であった。制御の計算においてこの遅延の時間を補正すべく、３０秒前からリアルタイムの現在の瞬間ｔに至る順方向の線形回帰を、Ｃｍに対して使用した。
【０１５３】
モノマー及びポリマーの濃度、粘度の低下、ηｒ、Ｍｗ及び回転＜Ｓ２＞ｚのｚ平均の二乗平均半径を計算するためＵＶの吸収、粘度、及びＭＡＬＳを使用することは、先行するＡＣＯＭＰの刊行物で詳述されている。後者について、通常のＺｉｍｍの式が使用された。式中、ＩＲ（θ）は、散乱角θにおけるポリマー溶液からの過剰なレイリー散乱比であり、
2019529610.tif 000072
（６７）
【０１５４】
式中、Ｃｐはポリマーの濃度であり、ｑｓは、以下の散乱ベクトルの大きさである。
2019529610.tif 000073
（６８）
【０１５５】
Ｋは、次式により垂直に偏光された入射光に対して得られる光学定数である。
2019529610.tif 000074
（６９）
【０１５６】
式中、ｄｎ／ｄＣｐは、屈折率ｎの溶媒におけるポリマーの微分屈折率であり、ＮＡはアボガドロ数であり、λは入射レーザの真空波長である。水中のＡｍに対してｄｎ／ｄｃ＝０．１８１ｃｍ３／ｇを用い、３５ｍＷのＬａｓｅｒ  Ｍａｘの線形偏光小型ダイオードレーザから、ｎ＝１．３３３、及びλ＝６６０ｎｍであった。（Ｚｉｍｍ，  Ｂ．  Ｈ．  Ｔｈｅ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｒａｄｉａｌ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  １９４８，  １６，  １０９３−１０９９；Ｚｉｍｍ，  Ｂ．  Ｈ．  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ；Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｎ  Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．  １９４８，  １６，  １０９９−１１１５を参照）。
【０１５７】
式６７において、Ａ２は第２のビリアル係数の複合的な平均である。ポリアクリルアミド最終生成物では３．２９×１０−４ｃｍ３−ｍｏｌ／ｇ２＋／−２０％であることが見出されており、Ｍｗにわずかに依拠しており、そのために一定の補正因子として用いた。検出器の列のｐＡｍの最大濃度は４×１０−４ｇ／ｃｍ３であり、これは、推定値でＭｗが約１０６ｇ／ｍｏｌの値に対して、２Ａ２Ｍｗ約Ｃｐが約０．２６という、式７２における補正係数に至る。Ａ２における２０％のエラーバーで、これは、最高濃度でのＭｗ及び高いＭｗについて５％の最大のシステム上の誤差をもたらす。
【０１５８】
実施例３−手動の能動制御の例
手動の能動制御及び自動制御の両方が、ＡＰＭＴ  ＡＣＯＭＰ／ＣＩシステムで実行されてきた。この手法では、時間内にＣｍ，ｔ（ｔ）またはＭｗ，ｔ（ｔ）の目標軌道が確立され、操作者は目標軌道をたどるように手動で制御変数を操作した。これは、安全性やその他の理由から人間の操作者の関与を維持した方がよいと考えられる、研究開発室や製造施設などで有用である可能性がある。また、これは、上記の完全自動では扱われていない、制御変数として温度と開始剤を使用することを例示している。
【０１５９】
図１０は、１Ｌ反応器で３０ｇのＡｍと０．４５ｇ／ＬのＫＰＳとのＡｍフリーラジカル重合についての目標軌道を示す。これにおいて、Ａｍのフラクショナルな転化率Ｃｍ（ｔ）／Ｃｍ，ｏは目標軌道であり、式中Ｃｍ，ｏはＡｍの出発濃度である。目標軌道は、約８，０００秒にわたって４５℃〜６２℃までの区間で反応器の温度を段階的に上昇させることによって得られた。後続の反応は、制御軌道Ｃｍ（ｔ）／Ｃｍｏをたどることが目的であり、４５℃にて等温で実施され、操作者の判断で流速が制御されるポンプを介して、開始剤を添加した。操作者は、モノマー濃度（フラクショナルな転化率として示す）を、モデル経路の３％以内にどうにか制御した。これら２つの反応は、温度及び開始剤の転化率に関して「同形反応対」と呼ぶことができる。「同形」は、軌道が（本質的に）同じであるが、温度と開始剤が同じ軌道に到達するための２つの異なる制御変数であることを示している。
【０１６０】
図１１は、温度及び開始剤におけるＭｗについての同形反応対を示す。制御軌道は、図１０の段階的温度モデルの反応から生成されたＭｗを示す。第１の反応に従うことを意図した第２の反応は、等温であり、４５℃に保持し、操作者の判断で開始剤の流れを伴った。図１１は、後者の軌道が制御軌道の１０％以内をたどっていることを示しており、灰色の網掛けを施した領域で示されている。
【０１６１】
図８のモノマー濃度経路は、速度論の基本的な考察から分かるように、Ｍｗにおける同形反応対には至らないということに留意されたい。Ｃｍが両方の反応において同じである場合、式３によると（ここでは［ＣＴＡ］＝０）ｐは両方に対して同じであり、このことは、ｋｐ／ｋｔ［Ｒ］が両方に対して同じである場合に限り、Ｍｗが両者に対して同じであるのに必要とされる。しかし、Ｔが増加すると、［Ｒ］は、式４におけるｋｄの温度に対する指数関数的な依存性に起因して、急激に増加する。また、ｋｐとｋｔが温度依存性であるため、等温の反応と温度の段階的な反応でｐは同じになり得ず、そのため、図１１の結果をもたらすには個々の制御反応が必要であった。
【０１６２】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、上記の技法及び方法は、図１２またはそのいずれかの部分に示されているシステム及び装置で使用することができる。図１２に示すように、ポンプ２００は高粘度を処理することができる。ポンプ２００は、歯車、ねじ、またはローブポンプであり得る。中程度の粘度の場合には、蠕動ポンプも使用することができる。ポンプ２００は、入口ライン２０２を介して反応器２０１から反応器の流体（溶質濃度Ｃｒを有する）を流量Ｑｒで抽出する。この流れの大部分は再循環ライン２０４を介して反応器２０１に再循環させ、一方、所望のフラクションが、平均流速Ｑｃで出口２０６及び／または分流器２１０を介して混合室２０８に供給される。分流器２１０は能動型または受動型のいずれでもよい。受動型は単に「Ｙ字形」とすることができ、この場合、「Ｙ字形」から反応器に戻って混合室（２０８）に入る細管の長さ及び内径が、流体の流れの分割を制御する。能動型分流器２１０は三方電磁弁であり得、それは通常反応器に送り返すが、プログラム可能論理制御要素（ＰＬＣ）２１２または同様の電子装置によって作動させることができ、混合室２０８に流れを周期的に分流させ、平均Ｑｃを達成するようにする。ポンプ２１４は、速度Ｑｓ１で溶媒を溶媒リザーバ２１５から引き出し、それを、出口２１８を介して混合室２０８に供給し、そこで反応器の流体と溶媒の両方が混合され、以下の濃度をもたらす。
2019529610.tif 000075
（７４）
【０１６３】
この時点で、単段階ミキサーは、流速Ｑｐ２で、ライン２２２及びポンプ２２０を介して、濃度Ｃｃの流体を検出器の列２４０に単に供給する。二段階の希釈器で、化合物の二次的な段階Ｓは、ライン２２８を介して速度Ｑｓ２で、溶剤リザーバ２１５から溶剤を出す追加のポンプ２２６を含む。ポンプ２２０及び２２６の出口（それぞれ２２４と２３０）からの液体の流れは、例えば超小容量のマイクロボアの高圧「Ｔ型」ミキサー２３２（例えばＵｐｃｈｕｒｃｈ，Ｉｎｃ．）、または他の受動型もしくは能動型の混合用装置で混合される。したがって、ライン２３４を介してミキサー２３２から検出器の列２４０への流速は、Ｑ＝Ｑｓ２＋Ｑｐ２であり、検出器の列２４０に到達する溶質の濃度は、
2019529610.tif 000076
（７５）
である。
【０１６４】
この実施形態では、検出器の列２４０は、単一または多角度光散乱検出器２４２（ＬＳ）、屈折計２４４（ＲＩ）、粘度計２４６（Ｖ）、及び紫外／可視分光光度計２４８（ＵＶ）からなる。他の種類及び組み合わせの検出器も可能である。例えば、これらの測定装置のうちの１つ以上を省くことができる。検出器の列２４０から流れ出る流体は、廃棄物容器２４９に進む。
【０１６５】
非再循環の実施形態は、速度Ｑｃで反応器の流体をまさに引き出し、混合室２０８を直接供給する。他のすべての流速と濃度は、依然上記の通りである。この手法の主な違いは、流体要素のサンプリングと、検出器の列によるその測定との間で、遅延する時間が長くなることである。
【０１６６】
混合室２０８の能動型混合要素２５０、例えば小型モータによって回転させられる回転式ベーンを図１２に示す。低粘度の流体の場合は、受動型要素で代用できる。混合室２０８は通常大気に通気され、反応器から来るいずれかの気泡が吐き出され、検出器の流れに引き込まれないようにする。能動的または受動的オーバーフロー２５２（Ｏ）、及び／またはレベルセンサが装置に含まれることが好ましい（図１２を参照）。後者の場合、レベルセンサはＰＬＣ２１２と協働して能動分流器２１０を制御する。この場合、溶媒再循環ループを導入してもよく、それによって、同様にＰＬＣ２１２によって動作される第２の能動分流器が、間隔を置いて、所望の平均Ｑｓ１を供給する。レベルセンサなしの能動的オーバーフローの場合、混合室２０８の一定量の混合流体は、速度Ｑｗで他の低粘度ポンプによって排出され、Ｑｗ＋Ｑｐ２＝Ｑｃ＋Ｑｓ１となる。混合室２０８の流体の体積Ｖは、組み合わされた流量Ｑｓ１＋Ｑｃと共に、以下に従って、混合室の流体要素の平均滞留時間ｔｒ（したがって、室の反応時間）を求める。
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（７６）
【０１６７】
ｔｒは、ＡＣＯＭＰで依然監視できる反応が発展するまでの時間の下限を設定する。通常、ｔｒは数十秒から数百秒のオーダーである。混合室２０８がΔｔの区間で能動型分流器２０４（複数可）によってパルスで供給される場合、混合室２０８は、ｔｒ＞＞Δｔである限り、反応器の流体及び／または溶媒の別々の注入を円滑なものにする。市販のソレノイド型分流器は、典型的にはミリ秒または数十ミリ秒のオーダーの反応時間を有し、そのため後者の基準を満たすことは困難ではなく、したがって混合室２０８の総溶質濃度を一定に維持でき、その結果検出器の信号が混合室２０８の濃度変動に起因するピークまたは脈動を示さない。
【０１６８】
ポンプ２１４、２２０、２２６は、高い粘性の液体をポンピングする必要はなく、ポンプ２００は実施形態における唯一の高粘度ポンプである。混合室２０８は大気に通気されているので、ポンプ２１４はいかなる大きな背圧に対しても作動する必要はなく、したがって非常に安価な蠕動ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、または他のタイプのポンプを使用することができる。ポンプ２２０、２２６は、典型的には２０ｐｓｉ〜１０００ｐｓｉのオーダーで、低粘度の混合される試料流体を、検出器の列２４０の背圧に対してポンピングできなければならない。その適用に対しては、多くの市販のピストンポンプが存在する。
【０１６９】
図１２に示すように、調整モジュール２５６は、ポンプ２００の出口２０６と一直線上にある。調整モジュール２５６は、溶媒及び／またはモノマーを蒸発させるために反応器の流体を加熱すること、または反応器の流体を濾過することなどの機能を果たすことができる。調整モジュール２５６はまた、混合室２０８の出口２１８などの、図表の他の箇所に配置することができる。
【０１７０】
包含される本開示の陳述
陳述１：単一の反応容器でマルチモーダルポリマーを生成する方法であって、反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起してマルチモーダルポリマーを生成すること；少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること；前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つでポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによってモードの発展を能動的に制御することを含む前記方法。
【０１７１】
陳述２：前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することをさらに含み、前記プロセス制御変数が、目標軌道をたどるために前記反応軌道の判定に基づいて修正される、陳述１に記載の方法。
【０１７２】
陳述３：第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定すること；及び少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することにより第２のモードの前記発展を能動的に制御することであって、前記プロセス制御変数が、前記第２の目標軌道に基づいて修正される前記制御することをさらに含む、陳述１または陳述２に記載の方法。
【０１７３】
陳述４：目標軌道が基づく前記反応特性が分子量である、陳述２または陳述３に記載の方法。
【０１７４】
陳述５：目標軌道が基づく前記反応特性がコポリマーの組成である、陳述２または陳述３に記載の方法。
【０１７５】
陳述６：目標軌道が基づく前記反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、陳述２または陳述３に記載の方法。
【０１７６】
陳述７：複数の反応軌道を同時に判定することであって、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている前記判定することをさらに含む、先行の陳述２〜６のいずれか１つに記載の方法。
【０１７７】
陳述８：前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにすることをさらに含む、先行の陳述２〜７のいずれか１つに記載の方法。
【０１７８】
陳述９：前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述２〜８のいずれか１つに記載の方法。
【０１７９】
陳述１０：能動的に制御することが自動的な能動的制御を含む、先行の陳述１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【０１８０】
陳述１１：能動的に制御することが手動の能動的制御を含む、先行の陳述１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【０１８１】
陳述１２：能動的に制御することが、計算支援の能動的制御を含む、先行の陳述１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【０１８２】
陳述１３：前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つ以上が、制御下のラジカル重合の形態を含む、先行の陳述１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【０１８３】
陳述１４：前記マルチモーダルポリマーがマルチモーダル刺激反応性ポリマーを含む、先行の陳述１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【０１８４】
陳述１５：前記モードの前記特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【０１８５】
陳述１６：少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度全強度光散乱、動的光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、先行の陳述１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【０１８６】
陳述１７：前記反応特性が、前記反応容器のラマン散乱または赤外分光プローブによって監視されるコモノマーの前記転化率である、先行の陳述１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【０１８７】
陳述１８：前記反応特性が、全強度光散乱または多角度全強度光散乱によって監視される分子量である、先行の陳述１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【０１８８】
陳述１９：前記反応特性が、細管型粘度計によって監視される固有粘度（ＩＶ）である、先行の陳述１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【０１８９】
陳述２０：前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、先行の陳述１〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【０１９０】
陳述２１：前記反応特性が、Ｍｗ及びＩＶの同時の測定によって監視される分岐である、先行の陳述１〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【０１９１】
陳述２２：前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、先行の陳述１〜２１のいずれか１つに記載の方法。
【０１９２】
陳述２３：少なくとも１つの反応特性を監視することが、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うことを含む、先行の陳述１〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【０１９３】
陳述２４：ポリマーを順次変性する方法であって、反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起して変性ポリマーを生成すること；少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること；前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つで前記ポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、所定の反応特性の前記発展を能動的に制御することを含む前記方法。
【０１９４】
陳述２５：前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することをさらに含み、前記プロセス制御変数が、前記反応軌道の判定に基づいて修正される、陳述２４に記載の方法。
【０１９５】
陳述２６：目標軌道が基づく前記所定の反応特性が分子量である、陳述２４または陳述２５に記載の方法。
【０１９６】
陳述２７：目標軌道が基づく前記所定の反応特性がコポリマーの組成である、陳述２４または陳述２５に記載の方法。
【０１９７】
陳述２８：目標軌道が基づく前記所定の反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、陳述２４または陳述２５に記載の方法。
【０１９８】
陳述２９：複数の反応軌道を同時に判定することであって、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている前記判定することをさらに含む、先行の陳述２４〜２８のいずれか１つに記載の方法。
【０１９９】
陳述３０：前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにすることをさらに含む、先行の陳述２４〜２９のいずれか１つに記載の方法。
【０２００】
陳述３１：前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述２４〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【０２０１】
陳述３２：能動的に制御することが自動的な能動的制御を含む、先行の陳述２４〜３１のいずれか１つに記載の方法。
【０２０２】
陳述３３：能動的に制御することが手動の能動的制御を含む、先行の陳述２４〜３２のいずれか１つに記載の方法。
【０２０３】
陳述３４：能動的に制御することが、計算支援の能動的制御を含む、先行の陳述２４〜３３のいずれか１つに記載の方法。
【０２０４】
陳述３５：前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つ以上が、制御下のラジカル重合の形態を含む、先行の陳述２４〜３４のいずれか１つに記載の方法。
【０２０５】
陳述３６：前記変性ポリマーが刺激反応性ポリマーを含む、先行の陳述２４〜３５のいずれか１つに記載の方法。
【０２０６】
陳述３７：前記反応特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、ならびに化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述２４〜３６のいずれか１つに記載の方法。
【０２０７】
陳述３８：少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、先行の陳述２４〜３７のいずれか１つに記載の方法。
【０２０８】
陳述３９：目標軌道が基づく前記反応特性が、前記反応容器のラマン散乱または赤外分光プローブによって監視されるコモノマーの前記転化率である、先行の陳述２４〜３８のいずれか１つに記載の方法。
【０２０９】
陳述４０：目標軌道が基づく前記反応特性が、全強度光散乱または多角度光散乱によって監視される分子量である、先行の陳述２４〜３９のいずれか１つに記載の方法。
【０２１０】
陳述４１：目標軌道が基づく前記反応特性が、細管型粘度計によって監視される固有粘度（ＩＶ）である、先行の陳述２４〜４０のいずれか１つに記載の方法。
【０２１１】
陳述４２：目標軌道が基づく前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、先行の陳述２４〜４１のいずれか１つに記載の方法。
【０２１２】
陳述４３：前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、先行の陳述２４〜４２のいずれか１つに記載の方法。
【０２１３】
陳述４４：少なくとも１つの反応特性を監視することが、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うことを含む、先行の陳述２４〜４３のいずれか１つに記載の方法。
【０２１４】
陳述４５：前記変性ポリマーが、マルチモーダルポリマーと変性ポリマーとの組み合わせを含む、先行の陳述２４〜４４のいずれか１つに記載の方法。
【０２１５】
陳述４６：第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定すること；及び少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することにより第２のモードの前記発展を能動的に制御することであって、前記プロセス制御変数が、前記第２の目標軌道に基づいて修正される前記制御することをさらに含む、先行の陳述２４〜４５のいずれか１つに記載の方法。
【０２１６】
陳述４７：ポリマー溶液を収容し、少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起するように構成されている反応容器；前記反応容器に収容される前記ポリマー溶液の少なくとも１つの反応特性を監視するように構成された１つ以上の検出器；及び前記反応容器及び前記１つ以上の検出器と結合される制御要素であって、前記検出器によって監視される前記少なくとも１つの反応特性に基づいて少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、所定の反応特性の前記発展を能動的に制御するように構成される前記制御要素を備える装置。
【０２１７】
陳述４８：前記制御要素が、操作者が前記制御要素に所定の反応特性の前記発展を能動的に制御させ得るように構成されたインターフェースをさらに含む、陳述４７に記載の装置。
【０２１８】
陳述４９：前記制御要素が、前記検出器によって監視された前記少なくとも１つの反応特性に基づいて反応軌道を判定するようにさらに構成され、前記プロセス制御変数が前記反応軌道の判定に基づいて修正される、陳述４７または陳述４８に記載の装置。
【０２１９】
陳述５０：目標軌道が基づく前記所定の反応特性が分子量である、先行の陳述４７〜４９のいずれか１つに記載の装置。
【０２２０】
陳述５１：目標軌道が基づく前記所定の反応特性がコポリマーの組成である、先行の陳述４７〜４９のいずれか１つに記載の装置。
【０２２１】
陳述５２：目標軌道が基づく前記所定の反応特性が固有粘度（ＩＶ）である、先行の陳述４７〜４９のいずれか１つに記載の装置。
【０２２２】
陳述５３：前記制御要素は、複数の反応軌道を同時に判定するようにさらに構成され、前記複数の反応軌道のそれぞれが少なくとも１つの監視された反応特性に基づいている、先行の陳述４７〜５２のいずれか１つに記載の装置。
【０２２３】
陳述５４：前記制御要素は、前記複数の反応軌道に基づいて１つ以上のプロセス制御変数を修正して、複数の監視された反応特性の前記軌道が同時に制御されるようにさらに構成される、先行の陳述４７〜５３のいずれか１つに記載の装置。
【０２２４】
陳述５５：前記複数の同時に制御される軌道が、Ｍｗ、粘度の低下、ＩＶ、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述４７〜５４のいずれか１つに記載の装置。
【０２２５】
陳述５６：前記反応特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、ならびに化学的置換からなる群から選択される、先行の陳述４７〜５５のいずれか１つに記載の装置。
【０２２６】
陳述５７：陳述前記１つ以上の検出器は、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定するように構成される、先行の陳述４７〜５６のいずれか１つに記載の装置。
【０２２７】
陳述５８：前記反応特性がコモノマーの前記転化率であり、前記検出器が前記反応容器と結合させたラマン散乱または赤外分光プローブである、先行の陳述４７〜５７のいずれか１つに記載の装置。
【０２２８】
陳述５９：前記反応特性が、全強度光散乱または多角度光散乱によって監視される分子量である、先行の陳述４７〜５８のいずれか１つに記載の装置。
【０２２９】
陳述６０：前記反応特性が固有粘度（ＩＶ）であり、前記検出器が細管型粘度計である、先行の陳述４７〜５８のいずれか１つに記載の装置。
【０２３０】
陳述６１：前記反応特性が、低及び高剪断粘度の同時の測定によって監視される分岐である、先行の陳述４７〜５８のいずれか１つに記載の装置。
【０２３１】
陳述６２：前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、先行の陳述４７〜６１のいずれか１つに記載の装置。
【０２３２】
陳述６３：前記検出器が、少なくとも０．１秒につき１回〜約３０秒につき１回の測定を行うように構成されている、先行の陳述４７〜６２のいずれか１つに記載の装置。
【０２３３】
陳述６４：前記検出器及び制御要素がＡＣＯＭＰシステムの構成要素である、先行の陳述４７〜６３のいずれか１つに記載の装置。
【０２３４】
陳述６５：第２の反応容器をさらに含み、前記反応容器及び前記第２の反応容器はそれぞれ、前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つにおいてポリマー反応を生起するように構成される、先行の陳述４７〜６４のいずれか１つに記載の装置。
【０２３５】
陳述６６：前記制御要素が、第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定し、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することにより第２のモードの前記発展を能動的に制御するようさらに構成され、前記プロセス制御変数が、前記第２の目標軌道に基づいて修正される、先行の陳述４７〜６５のいずれか１つに記載の装置。
【０２３６】
陳述６７：単一の反応容器でマルチモーダルポリマーを生成する方法であって、反応容器で少なくとも２つの段階でポリマー反応を生起してマルチモーダルポリマーを生成すること；少なくとも１つの段階において少なくとも１つの反応特性を監視すること；前記少なくとも２つの段階の少なくとも１つでポリマーを前記生成する間に、前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて、少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって、第１のモードの前記発展を能動的に制御すること；前記少なくとも１つの監視された反応特性に基づいて反応軌道を判定することであって、前記プロセス制御変数が、第１の目標軌道をたどるために前記反応軌道の判定に基づいて修正される前記判定すること；第１のモードの前記発展から第２のモードへの連続反応器の切替えに関連する最適なクロスオーバーの第２の目標軌道を判定すること；及び少なくとも１つのプロセス制御変数を修正することによって第２のモードの前記発展を能動的に制御すること、ここで前記プロセス制御変数は前記第２の目標軌道に基づいて修正される、を含む前記方法。
【０２３７】
陳述６８：前記モードの前記特性が、Ｍｗ、粘度の低下、転化率、モノマー及びポリマーの濃度、コモノマーの組成、分岐、加水分解度、及び化学的置換からなる群から選択される、陳述６７に記載の方法。
【０２３８】
陳述６９：少なくとも１つの反応特性を前記監視することが、ラマン散乱、赤外分光法、屈折率、紫外線吸収、伝導率、光学活性、円偏光二色性、円複屈折、ＮＭＲ、全強度光散乱、多角度全強度光散乱、動的光散乱、細管型粘度測定、低及び高剪断粘度の同時の測定からなる群から選択される少なくとも１つを測定することを含む、陳述６７または陳述６８に記載の方法。
【０２３９】
陳述７０：前記プロセス制御変数が、温度、撹拌速度、混合速度、撹拌、モノマーの導入、コモノマーの導入、開始剤の導入、クエンチャーの導入、分岐剤の導入、架橋剤の導入、連鎖移動剤の導入、抑制剤の導入、空気の導入、Ｏ２ガスの導入、Ｎ２ガスの導入、アルゴンガスの導入、酸の導入、塩基の導入、酸化還元剤の導入、及び触媒の導入からなる群から選択される、先行の陳述６７〜６９のいずれか１つに記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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